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"Procédé pour la fabrication d'objets tubulaires en béton précontraint".
Dans la fabrication de béton précontraint, c'est-à-dire de béton auquel on a communiqué à l'avance une certaine tension interne de compression au moyen d'un renforcement fortement pré- contraint, on se trouve aux prises, lorsqu'on a affaire à des objets courbés, par exemple, des objets tubulaires, avec de con- sidérables difficultés pratiques de construction. Dans cette espèce de béton, on utilise spécialement un renforcement en fil d'acier, comme, par exemple, du fil fortement étiré, du fil de piano et du fil similaire possédant une tension de rupture s'élevant jusqu'à 30,000 kg/cm2. Le produit est alors appelé en allemand "stahlseitenbeton" ou en suédois "strengbetong"..
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La présente invention est relative à la fabrication d'ob- jets tubulaires, particulièrement de tuyaux conducteurs d'eau, de tuyaux de turbine et d'objets similaires. L'effet de précontrain- te dans la direction longitudinale du tuyau s'obtient facilement en communiquant la précontrainte nécessaire au fil avant de cou- ler le béton autour de celui-ci. D'autre part, la question, bien plus importante, de la tension périphérique transversale est sen- siblement plus difficile à résoudre. Dans ce ces, il ne peut aucune précontrainte être conféré//au renforcement périphérique dans le béton avant la coulée.
En pareil cas, un tuyau de béton fini devait d'abord être coulé et ensuite le fil devait être enroulé autour de celui-- ci sous tension élevée, mais si le béton était coulé ensuite eutour de ce tuyau entouré de fil, cette partie du béton ne sersit soumise à aucune tension même après prise, tandis que le tuyau coulé d'abord serait fortement précontraint et recevrait la ten- sion totale du fil. A cause du retrait, le tuyau extérieur serait probablement plein de fissures. En dehors du fait que la corro- sion rapide du renforcement relativement mince dans un tel tuyau doit être pris en considération, un tel tuyau présentant une grande différence de tension entre la matière intérieure et extérieure, constituerait un élément de construction tout-à-fait impropre des usages techniques.
Différents agencements ont été proposés pour fabriquer des tuyaux précontraints présentant un état de tension homogène, y compris ceux dans lesquels la précontrainte est obtenue au moyen de pression ou d'une autre manière, alors que le béton est un encore dans%état semi-plastique ou semi-solide.
Quoiqu'il en soit, la présente invention est basée sur le principe mentionné ci-dessus qui consiste munir un tuyau non renforcé préalablement d'un enroulement, et à disposer ensuite, suivant le procédé spécial caractérisant l'invention, un tuyau extérieur en béton coulé autour du premier, de telle façon qu'après prise le tyau devienne homogène au point de vue de sa tension et que la précontrainte devienne la même dans le tuyau
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extérieur et dans le tuyau intérieur.
Le tuyau primitif en béton coulé fini 1 (figure 1), qui est constitué de préférence de béton de qualité supérieure, est maintenu sous tension de l'une ou de l'autre manière, de telle façon qu'une certaine pression interne Pi puisse y être maintenue, Dans la figure 1, la contrainte s'obtient en plaçant un couvercle 2 sur chaque extrémité du tuyau ; dans ce couvercle, on a aménagé, suivant son axe, une entrée pour de l'eau ou du gaz sous pres- sion. Un fil de renforcement approprié est maintenant enroulé autour du tuyau primitif de façon telle que la tension dans le fil soit maintenue constante pendant l'enroulement et ait une valeur aussi élevée que le permet la matière employée (pour du fil de piano jusqu'à 20.000 kg./@m2).
Le diamètre du fil et le nombre d'enroulements par mètre sont déterminés de façon qu'il en résulte une tension périphérique de compression élevée # 1' par exemple de 150 kg./6m2 dans le tuyau de béton primitif.
Le tuyau en béton fini muni de son enroulement est alors entouré d'un moule de coulée, qui est conçu de préférence de manière à se dilater quelque peu, lorsqu'il est soumis à une pression, grâce à une tôle d'acier flexible 3 dont les extrémi- tés se reoouvrent, par exemple ainsi qu'il est indiqué dans la figure 2 en coupe et en élévation.'Le fait caractéristique de l'invention consiste maintenant en ce que le tuyau est soumis à la pression p i, mentionnée ci-dessus, venant de l'intérieur, avant que le tuyau extérieur 5:
ne soit coulé autour du premier,, Cette pression est réglée de telle façon que la tension #1 dans le béton soit approximativement 0, ou dans le cas où il est fait usage pour le tube extérieur d'une masse de béton se rétractant fortement, on prend pour pi une valeur assez élevée pour que #1 soit légèrement négative, c'est-à-dire que le tuyau est soumis à une tension périphérique faible correspondant à celle engendrée dans le tube extérieur après prise. Il va de soi que cette tension périphérique doit être inférieure à la
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résistance à la traction de la masse de béton utilisée.
La pres- sion interne pi- et '(Jour 'la créer on emploie de préférence de l'eau - peut Être appliquée directement, mais il est indiqué de disposer un sac imperméable à l'eau 7 (figure 1) à l'intérieur du tube, de sorte que lorsque ce tube sera soumis . la pression de l'eau, le sac adhérera intimement à la paroi de béton. De cette façon, on peut empêcher l'eau de pénétrer dans le tuyau de béton primitif, et éventuellement de détacher par sa pression la masse de béton du tuyau non encore prise.
Le béton extérieur est à présent coulé dans le moule par pilonnage ou vibration et le prise a lieu de façon naturelle ou est éventuellement accélérée par chauffage. Pendant ce temps, la pression pi est maintenue constante. Lorsque la prise est termi- née, la pression dans le tuyau est diminuée et une tension homo- gène de formule #2 #1 s1 dans laquelle s1 et s2 sont respectivement s1 +s2 l'épaisseur du tuyau primitif et l'épaisseur du tuyau coulé autour de celui-ci, s'établit dans le tuyau fini.
Outre l'effort de compression périphérique utile, une ten- sion radiale dans la masse de béton extérieure apparaîtra en principe dans tout tuyau précontraint avec renforcement incorporé.
La tension radiale peut éventuellement avoir une valeur telle que le tuyau extérieur dans la couche de renforcement est déta- ché du tuyau intérieur entouréde fil, ce qui doit naturellement être empêché, même si ce détachement se produisait déjà lorsque le tuyau n'est pas soumisà un effort. Cependant, il est établi à présent que cet effet peut être neutralisé dans une forte mesu- re et rue l'adhésion entre le tuyau primitif et le tuyau coulé autour de celui-ci peut être augmentée considérablement si la externe prise a lieu sous une pression/augmentée pi.
Du fait que le moule, indiqué dans la figure 1, est quelque peu élastique, la masse de béton plastique fraîchement coulée sera pressée contre le tube entouré de fil primitif et pénétrera dans les pores de ce tuyau, tandis qu'en même temps l'adhérence entre le fil de ;en¯
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forcement et la matière coulée est augmentée dans une mesure non négligeable. Cette pression externe pendant la prise peut être obtenue' soit par action mécanique directe sur l'armature flexible (figure 2) ou en mettant le moule entier -lorsque la coulée est terminée- dans une chambre de compression dans laquel- le l'excès de pression désiré est maintenu, de préférence à l'ai- de d'air ou de gaz comprimé.
La chambre de compression peut être chauffée artificiellement afin d'accélérer la prise. En procédant de cette façon, p i doit naturellement être augmentée dans une me- sure telleque les conditions décrites précédemment pour parvenir obtenir une tension homogène existent toujours.
Un autre moyen efficace pour augmenter l'adhésion radiale entre les tuyaux de béton extérieur et intérieur consiste en ce qu'un renforcement radial approprié est solidement fixé dans l'enroulement. On peut, par exemple, disposer un fil ondulé 4 dans la direction axiale du tuyau, comme indiqué dans la figure 3. On peut aussi insérer de courts bouts de fil dans l'enroule- ment, ces bouts de fil émergeront alors de celui-ci comme les pointes d'un porc-épie. Si pendant la prise, telle qu'elle est décrite ci-dessus, une pression externe py plus élevée est appliquée, on peut même arriver à ce que la tension radiale, qui sinon est en grande partie inévitable, soit pratiquement éliminée.
Dans la figure 4, on a représenté, sous forme de croquis, un agencement avec chambre de compression, dans lequel 5 dési- gne le tuyau entouré de fil, 3 le moule et 6 la chambre de compression. 7 désigne le sac imperméable à l'eau m/entionné ci-dessus, qui est inséré dans le tuyau primitif. Le procédé décrit ci-dessus peut tre répété successivement de sorte qu'il est possible de disposer différentes couches de fil de renforce- ment concentriques l'une par,'rapport à l'autre. Toutefois, dans une construction réalisée par stades successifs de ce genre, il faut veiller rigoureusement à ce que la pression p1 soit confond à chaque stade.