Science et matériaux

Les équipes R&D de Lafarge étudient la microstructure des matériaux à l'aide de technologies sophistiquées, mises en œuvre à l'échelle nanométrique, c'est‑à-dire l'infiniment petit*.

Les techniques d'observation à l'échelle nanométrique permettent :

• d'étudier les mécanismes de résistance, de solidité et de durabilité des matériaux,
• de comprendre les phénomènes physiques et chimiques qui les régissent, pour mieux les contrôler et les orienter.

Ainsi, les nanotechnologies permettent d'améliorer la performance des produits et d'ouvrir de nouvelles perspectives aux architectes, avec des matériaux mieux structurés, aux propriétés considérablement enrichies.

Mieux connaître les matériaux c'est aussi mieux préserver les ressources de la planète. Par exemple, l'optimisation de l'inertie thermique des bâtiments permet de réduire les coûts d'énergie et les émissions de CO2 liés au chauffage et à la climatisation.

Le Groupe utilise des techniques de pointe telles que la microscopie atomique, la microscopie électronique à balayage ou encore la microscopie à rayons X.

Les recherches portent principalement sur :

• les processus d'hydratation des matériaux,
• leur durabilité,
• leur sensibilité aux écarts de température ou d'humidité.

* Echelle nanométrique : 10-9  

La phase de mise en œuvre du béton est un moment délicat, car ses particules s'attirent les unes vers les autres au contact de l'eau. Le béton est naturellement trop ferme et visqueux pour être mis en œuvre aisément et pour obtenir un fini de qualité.

Le superplastifiant est utilisé pour fluidifier le béton sans ajouter d'eau. Cette molécule sépare physiquement les grains de ciment en neutralisant leurs forces d'attraction. Résultat : le béton reste fluide pendant plus de 2 heures et est plus facile d'utilisation, plus résistant et plus durable.

L'eau non évaporée lors de la prise du béton crée des porosités qui entraînent des fissures et réduisent la résistance du matériau. L'empilement granulaire est un procédé qui permet d'améliorer la compacité et la résistance du béton et de diminuer le volume des porosités.

Explications. Une partie de l'eau habituellement utilisée dans la composition du béton est remplacée par des grains fins et ultrafins. Ces grains viennent s'intercaler harmonieusement entre les grains plus volumineux.

Résultat : le béton se fluidifie et devient plus compact lors de la prise. Les pores du béton résistent mieux aux agressions extérieures : eau, air ambiant, CO2, etc. L'empilement granulaire accroît ainsi les performances mécaniques et la durabilité du béton.

Le cœur de la plaque de plâtre est obtenu par le durcissement d'une pâte liquide, constituée principalement de gypse, d'eau et d'éléments complémentaires, tels que mousse et adjuvants.

L'étape la plus délicate de la fabrication de la plaque est le mélange de la mousse à la pâte de plâtre. En effet, les bulles de la mousse ont tendance à fusionner entre elles, un phénomène appelé coalescence. Le matériau se structure alors autour des bulles d'air qui ont résisté et les irrégularités de forme et de répartition de ces bulles d'air se reproduisent.
Résultat : un cœur de plaque très hétérogène et une diminution des propriétés techniques de la plaque.

Les scientifiques de Lafarge ont étudié le bon équilibre de l'émulsion pendant toute la durée du cycle de fabrication. Ils ont mis au point des procédés sophistiqués qui permettent de maîtriser la taille et l'espacement des bulles ainsi que l'homogénéité de leur répartition. Résultat : d'importantes économies d'eau et d'énergie pendant tout le cycle de la fabrication, et des plaques de plâtre aux propriétés multiples et variées.