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" PROCEDE DE FABRICATION DU BETON A LA MAGNESIE "
Cette invention concerne la fabrication du béton à la magnésie par le malaxage d'oxyde de magnésium, de chlorure de magnésium et d'eau avec les agrégats habituels du béton et a pour objet d'obtenir une prise rapide et une résistance mécanique élevée tout en évitant le retrait, de
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telle sorte qu'on peut entièrement tirer parti de la résistance mécanique de tous les composants du 'béton, c'est-à- aire à, la fois du liant et des agrégats, ce qui, comme on le sait,
n'est pas possible dans le cas du 'béton de ciment }. cause des tensions de retraita intérieures qui interviennent.
Ou a découvert qu'on obtient un béton de grande résistance mécanique et. de prise rapide qui ne subit pas de retrait avec un liant tel que celui du ciment Sorel si les proportions des composants cu liant sont maintenues entre les limites approximatives de 44-53% d'oxyde de magnésium, 15-16% de chlorure de magnésium et 32-42% d'eau, un rapport de mélange d'environ 8 mois de MgO, 1 mol le MgCl2 et 15 mois de H2O donnant les meilleurs résultats.
Avec des mélanges de liant des compositions indiquées on obtient des masses plastiquement faconnables après que les agrégats du. béton ont été ajoutés, également entre certaines limites, déterminées par les rapports limites de 1:3 et 1:12 entre l'oxyde de magnésium et les agrégats.
La nature de l'oxyde de magnésium utilisé est ' d'importance primordiale. C'est ainsi que les buts de l' in- ventior. sont réalisés avec une facilité et une sûreté particulière si l'on utilise une magnésie calcinée caustiquement et non concrétée. Sont également importants le genre et l'origine de la magnésite utilisée, en particulier la réalisation de la calcination, sa durée et sa température ainsi que les conditions dans lesquelles elle est ensuite placée.
On a obtenu des résultats excellents avec une magnésite de la Haute Silé sie en observant une température de cuisson de 900' environ. Une magnésite calcinée au-dessous ou au-dessus de 900 , de même qu'une magnésite ayant été placée longtemps
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dans des conditions non rationnelles, donnent sans doute des matériaux de grande résistance mécanique, mais ces maté- . riaux sont en même temps sujets à de très fortes variations volumétriques (retrait ou gonflement), qui diminuent les résistances. La magnésite obtenue sous une température de cuisson notablement supérieure 900 possède en outre la propriété de faire prise très rapidement, ce qui empêche de prime abord son utilisation..
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La magnésite de Zillertal calcinée ne donne des résultats en quelque sorte utilisables que'sous une teneur en solution de MgCl2 bien déterminée (26,5%). Si les consti- tuants du mélange varient légèrement, comme cela est très sujet à se produire sur un\chantier quelconque, on constate un trèsgrand retrait ou gonflement du mortier obtenu à l'aide de ce mélange.
Des essais effectués sur d'autres sortes de magné- site ont toujours donné, en raison des variations volumétri- ques relativement grandes, des résultats pratiquement inu- tilisables.
De même, la sensibilité l'eau, qui constitue une propriété dangereuse du ciment à la magnésite, dépend à la fois de l'origine et du genre de la magnésite calcinée. On a déterminé par des recherches que si la magnésite n'est pas calcinée d'une manière rationnelle, les corps absorbent une quantité d'eau considérable lorsqu'ils sont sous l'eau et, par suite, gonflent fortement. Les tensions d'éclatement intérieures occasionnées de ce fait donnent alors lieu à des fissures et à la destruction du corps.
Dans le cas d'un béton à la magnésite qui a été. préparé à l'aide d'une magnésite correctement calcinée, les
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variations volume triques qui résultent n'une absorption d'eau n'ont lieu que dans les stades du début et ne sont pas supé- rieures . celles d'un béton de ciment maintenu sous l' eau.
On a constaté d'une manière inattendue que, aprèsquelques mois, la tendance que les corps de magnésite au genre men- tionné en dernier lieu maintenus dans l'air ont à se dilater dans l'eau disparaît. On a découvert que des prismes de magnésite ayant une année d'existence n'accusaient plus la moindre variation volume trique après avoir été maintenus dans l'eau pendant une période de six semaines.
Exemple de réalisation
On gâche une magnésite de la Haute-Silésie, dans un rapport de mélange de 1:5 à 1:8 parties en poids, avec des agrégats convenablement triés et une quantité suffisante d'une solution de chlorure de magné sium à 28-29% pour que soient approximativement présents 300 g de chlorure de ma- gnésium anhydre par kilo de magnésite. Ce mélange dorme en même temps une masse plastiquement faconnable. La prise ne commence qu'après 4 heures. Quelques heures après, il s'est déjà effectué un durcissement important. Avec un mélange de 1:5, on a déterminé une résistance à la compression supérieu- re à 100 kg (par cm) 8 à 9 heures après le gâchage, à 500 kg après un jour, à 900-1000 kg après 5 à 4 jours.
A partir de ce moment, la résistance n'augmente plus que lentement.
Les résistances à la traction s'élèvent environ à une valeur approximativement 1 comprise entre 1/12 et 1/15 des résistances -La compression et, bien entendu, dépendent grandement aes agrégats. Les résistances à la flexion sont approximativement le double des résistances à la traction pure.
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L'accroissement de volume de la dixième heure au
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maximum, mesuré du huitième au dixième jour, est de 0,2 mm/m environ. A partir de ce moment, il revient à environ 0,15mm/m.
Le poids du mélange gâché et celui du mélange ayant fait prise sont pratiquement égaux. Il ne se perd donc pas d'eau de gâchage pendant la prise.
Le faible temps de prise combiné à la grande résistance mécanique, rend le béton de magnésite particuliè- rement propre à être utilisé pour les constructions de ' guerre pour lesquelles il importe souvent d'établir des constructions résistantes dans le minimum de temps, par exemple des fortifications, des abris à l'épreuve des bombes, des fondations pour pièces lourdes, etc.
On a en outre constaté que le béton de magnésite suivant l'invention s'unit mécaniquement d'une façon très solide aux armatures de fer, sans qu'il se produise unë corrosion du fer. La résistance mécanique élevé.e du béton de magnésite permet la pleine utilisation de la résistance mécanique d'armatures d'acier relativement très robustes et de grande valeur. Les résistances mécaniques qu'il est possible d'obtenir de cette manière sont de beaucoup supérieures à celles qu'on pouvait obtenir jusqu'à ce àour à l'aidé de matériaux à prise hydraulique en utilisant des armatures métalliques.
On a obtenu en outre des résultats extrêmement favorables en utilisant des agrégats de grande valeur tels que : carborundum, scories de chrome ou de cuivre et autres matières donnant de la dureté ainsi que copeaux de fer.
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"PROCESS FOR MANUFACTURING CONCRETE WITH MAGNESIA"
This invention relates to the manufacture of magnesia concrete by mixing magnesium oxide, magnesium chloride and water with the usual aggregates of concrete and aims to achieve rapid setting and high mechanical strength while avoiding withdrawal, of
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such that one can take full advantage of the mechanical strength of all the components of the concrete, that is to say, both of the binder and of the aggregates, which, as is known,
is not possible in the case of 'cement concrete}. cause of the internal tensions of retreata which intervene.
Or discovered that one obtains a concrete of great mechanical resistance and. of rapid setting which does not undergo shrinkage with a binder such as that of Sorel cement if the proportions of the binder components are kept between the approximate limits of 44-53% magnesium oxide, 15-16% magnesium chloride and 32-42% water, a mixing ratio of about 8 months MgO, 1 mol MgCl2 and 15 months H2O giving the best results.
With binder mixtures of the compositions indicated, plastically shapeable masses are obtained after the aggregates of. Concrete were added, also between certain limits, determined by the limit ratios of 1: 3 and 1:12 between magnesium oxide and aggregates.
The nature of the magnesium oxide used is of prime importance. This is how the goals of the inventor. are produced with particular ease and safety when using a caustically calcined magnesia and not concreted. Also important are the type and origin of the magnesite used, in particular the performance of the calcination, its duration and temperature as well as the conditions under which it is subsequently placed.
Excellent results have been obtained with magnesite from Upper Silesia by observing a firing temperature of about 900 °. A calcined magnesite below or above 900, as well as magnesite that has been placed for a long time
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under non-rational conditions, undoubtedly give materials of great mechanical resistance, but these materials. rials are at the same time subject to very strong volumetric variations (shrinkage or swelling), which reduce resistance. The magnesite obtained under a significantly higher firing temperature 900 also has the property of setting very quickly, which initially prevents its use.
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Calcined Zillertal magnesite only gives usable results in some way under a well-defined MgCl2 solution content (26.5%). If the components of the mixture vary slightly, as is very likely to occur on any job site, very large shrinkage or swelling of the mortar obtained with this mixture is observed.
Tests carried out on other kinds of magnesite have always given, owing to the relatively large volumetric variations, results which are practically unusable.
Likewise, the water sensitivity, which is a dangerous property of cement to magnesite, depends on both the origin and the kind of the calcined magnesite. It has been determined by research that if magnesite is not calcined in a rational manner, bodies absorb a considerable amount of water when they are underwater and, as a result, swell greatly. The internal bursting stresses caused by this fact then give rise to cracks and destruction of the body.
In the case of a magnesite concrete that was. prepared using properly calcined magnesite, the
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The volume variations which result from water absorption take place only in the early stages and are not greater. those of a cement concrete maintained under water.
It has unexpectedly been found that after a few months the tendency for bodies of magnesite of the kind last mentioned kept in air to expand in water disappears. It was found that magnesite prisms with a one-year existence no longer showed the slightest change in volume after being held in water for a period of six weeks.
Example of realization
An Upper Silesian magnesite, in a mixing ratio of 1: 5 to 1: 8 parts by weight, is mixed with suitably sorted aggregates and a sufficient amount of a 28-29% solution of magnesium chloride. so that there are approximately 300 g of anhydrous magnesium chloride per kilogram of magnesite. At the same time, this mixture forms a plastically shapeable mass. The setting does not begin until after 4 hours. A few hours later, there has already been significant hardening. With a mixture of 1: 5, a compressive strength greater than 100 kg (per cm) was determined 8 to 9 hours after mixing, to 500 kg after one day, to 900-1000 kg after 5 to 4 days.
From this point on, the resistance only increases slowly.
The tensile strengths are approximately to a value of approximately 1 between 1/12 and 1/15 of the compressive strengths and, of course, greatly dependent on aggregates. The flexural strengths are approximately twice the pure tensile strengths.
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The increase in volume from the tenth hour to the
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maximum, measured from the eighth to the tenth day, is approximately 0.2 mm / m. From this point on, it comes down to about 0.15mm / m.
The weight of the wasted mixture and that of the setting mixture are practically equal. No mixing water is therefore lost during setting.
The low setting time combined with the high mechanical strength makes magnesite concrete particularly suitable for use in war constructions where it is often important to establish resistant constructions in the minimum time, for example. fortifications, bomb-proof shelters, heavy piece foundations, etc.
It has also been found that the magnesite concrete according to the invention mechanically unites in a very solid manner to the iron reinforcements, without any corrosion of the iron occurring. The high strength of magnesite concrete allows full use of the strength of relatively very strong and valuable steel reinforcement. The mechanical strengths which it is possible to obtain in this way are much higher than those which could hitherto be obtained with the aid of hydraulically setting materials using metal reinforcements.
Extremely favorable results have also been obtained using high value aggregates such as: carborundum, chromium or copper slag and other hardness-giving materials as well as iron shavings.