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BETON CELLULAIRE.
La présente invention est relative aux plâtres et ciments cellulai- res ou dilatés pour constructions et a pour objet la production de telles ma- tières présentant un rapport résistance-poids élevé. Elle a encore pour objet l'obtention de ciment Mortland cellulaire ou dilaté réfractaire.
Dans un procédé connu de formation de ciment cellulaire ou dilaté, on ajoute de l'aluminium finement divisé au mélange qui, en présence d'eau dans les conditions alcalines résultant de la présence de chaux libre, réagit de manière à produire de l'hydrogène., De plus, on sait que cette réaction peut être accélérée en augmentant l'alcalinité, mais on a constaté que ceci nuit à la production de pores grossiers et irréguliers. L'addition de petites quan- tités d'oxyde ferrique favorise également la dilatation du mélange et provoque une détérioration similaire dans la structure cellulaire.
Dans le cas de plâtre du type sulfate de calcium, des effets similaires peuvent être obtenus, si on y incorpore de la chaux
Suivant la présente invention, la formation d'un plâtre ou ciment cellulaire ou dilaté et durci avec l'aide d'aluminium en poudre et, de préfé- rence, aussi d'alcali aqueux faible, se fait en présence d'une petite quantité d'un alcool aliphatique inférieure hydrosoluble, avantageusement le méthanol ou l'éthanol.
L'effet de l'alcool, lorsqu'il est ajouté en(quantité appropriée selon le résultat fourni par un essai préalable, consiste à régler la dilata- tion et à donner lieu à une structure cellulaire plus uniforme. Cet effet se maintient en présence de petites quantités d'oxyde ferrique, qui est connu pour son action promotrice de dilatation, et aussi en présence de craie en poudre, qui peut être ajoutée pour accentuer la dilatation.
Lorsqu'on désire une dilatation considérable, comme lors de la pro- ,duction d'une matière analogue à la pierre-ponce, et lorsque la teneur en chaux
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libre du cimentPo tland est insuffisante pour pouvoir réagir avec la grande quantité (par exemple: 4 - 8 %) de l'aluminium employé, on peut ajouter un supplément de chaux.
Les durées de dilatation et de prise de mélanges à base de plâ- tre ou de ciment, préparés selon la présente invention, peuvent., pour une concentration particulière en aluminium, -être modifiées par ajustement de la température de l'eau de mélange ou de gâchage et des concentrations en al- cool, alcali et oxyde ferriqueo Ainsi, lorsqu'on emploie de l'oxyde ferrique et du ciment Portland à prise rapide, ces variables peuvent être ajustées de façon à donner lieu à une dilatation quasi complète pendant l'opération de mélange ou gâchage, en permettant aux moules d'être remplis complètement, lors de la production d'éléments préfabriqués. Ces variables peuvent aussi être réglées de façon que la dilation soit plus lente et ne soit achevée qu'après l'opération de mélange,
auquel cas on a constaté qu'une couche de béton plus dense se forme contre les surfaces du moule et contre les articles, tels qu'ar- matures,crochets, etc.., noyés dans le béton, à tel point qu'on obtient une résistance de liaison comparable à celle du béton ordinaire. Ainsi, l'emploi de 1/4 - 1/2 % d'aluminium, par rapport à la quantité de ciment Portland, et l'application d'une durée de mélange d'environ 2 minutes avec de l'eau à 75 - 85 C convient pour la production d'éléments de construction renforcés préfa- briqués.
On peut aussi mélanger des quantités substantielles, par exemple 4 à 6 %, de poudre d'aluminium, ainsi que de l'oxyde ferrique et du catalyseur alcalin, à du cimentPortland et poursuivre le mélange pendant un temps suffi- sant, par exemple 5 à 8 minutes, demanière à dégager le mélange., à tel point qu'on obtient une matière présentant une densité similaire à celle obtenue avec 1/4 à 1/2 % d'aluminium seulement, ladite matière présentant, toutefois, une teneur en chaux fortement moindre etétant améliorée en qualité dans une mesure correspondante.
Comme mentionné plus haut, le plâtre doit contenir de la chaux pour réagir avec l'aluminium en poudre et une particularité de la présente invention consiste à faire usage de la chaux contenue dans le ciment Port- lant à cette fin, ce qui augmente fortement la résistance mécanique du plâ- tre durci.
On peut, si on le désire, utiliser de l'eau de mélange ou gâchage froide, mais, dans ce cas, le mélange fait prise bien avant que la dilatation soit complète, en sorte qu'une partie de l'aluminiùm est gaspillée, tandis que la régénération de chaleur est tellement grande qu'il peut être néces- saire d'utiliser de l'eau de refroidissement pour empêcher une dessiccation prématurée du mélange durci. C'est pourquoi, on fait, de préférence, usage d'eau de mélange ou de gâchage à 60 - 90 C et en particulier à 75 - 85 C.
En général, la densité diminue lorsqu'augmente le rapport alumi- nium-ciment, la vitesse de dilatation augmente lorsqu'augmente la quantité d'oxyde ferrique, tandis que la grandeur des cellules ou alvéoles et, dans une certaine mesure, la vitesse de dilatation sont modifiées, lorsqu'on fait varier la quantité du mélange d'alcool et d'alcali ajouté à la matière. En particulier, il existe une proportion optima d'alcool par rapport à l'alcali qui, dans le cas de l' hydroxyde de baryum ou du borax, d'une part., et de métha- nol ou d'éthanol d'autre part, est voisine de 1 gr. d'alcali pour 4 cc d'al- cool.
Pour obtenir des dimensions élevées et uniformes des cellules ou pores, il existe également une proportion optima de ce mélange pour n'importe quelle composition de ciment aluminifère. Dans les cas particuliers, ces proportions optima peuvent être trouvées par des essais préalables, mais les illustra- tions suivantes sont données à titre d'exemples.
EXEMPLE 1.
On prépare un mélange à partir de 6,4 cc de solution aqueuse à 4 % en poids d'hydroxyde de baryum ou de borax et de 1 ce de méthanol ou d'éthanol, le mélange obtenu étant dilué avec vingt fois son volume d'eau.
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20 on es de ciment "Chinnor", 0,5 once d'aluminium en poudre et 0,05 once d'oxyde ferrique en poudre sont alors mélangées à 350 cc d'eau à 75 C, à laquelle ont été ajoutés 5 cc du mélange aqueux dilué décrit dans le paragraphe précédent. Le mélange obtenu est travaillé pendant 4 minute...
On obtient ainsi un béton cellulaire à pores de grandes dimensions et à régéné- ration de chaleur de 2 C après 5 heures. Si on utilise 4,5 cc du mélange di- lué d'alcali et d'alcool, on obtient des dimensions de pores plus faibles et . une régénération de chaleur de 4,5 C après 5 heures, tandis que si l'on en emploie 5,5 cc, on obtient des pores de dimensions également plus faibles, mais aucune régénération de chaleur, la prise étant, par ailleurs, plus len- te.
EXEMPLE 2.
133 livres anglaises de cimentPortland à prise rapide, 65 livres anglaises d'eau à 80 C, 5 1/3 onces d'aluminium gris en poudre de qualité moyenne, 3/4 d'once d'oxyde de fer, 3/4 d'once de carbonate de calcium et 250 ce de catalyseur sont mélangés vigoureusement pendant 2 minutes:, le ca- talyseur consistant en 25,5 parties d'une solution de borax à 5 % et en 4 parties de méthanol avec 29,5parties d'eau. Immédiatement après le gâchage, le mélange humide est versé dans un moule en U mesurant 8' x 1'1 1/2" x 5", dans lequel une armature en acier a été au¯préalable mise en place. Après di- latation et prise, on obtient environ 2 1/4 pieds cubiques de matière finie, le ciment ayant une densité d'environ 54 livres anglaises par pied cubique.
EXEMPLE 3.
112 livres anglaises de plâtre (type sulfate de calcium), 5 li- vres anglaises de ciment Portland., 4 onces d'aluminium gris en poudre de qua- lité fine et 200 cc de catalyseur (préparé de la manière indiquée dans l'exem- ple 2) sont mélangés avec une quantité suffisante d'eau pour produire un mé- lange facile à couler, pendant 1 1/2 minute. Coulé dans des moules, le mélan- ge fait prise et peut être démoulé au bout de 10 minutes. Il présente une den- sité finale (après séchage) de 30 livres anglaises par pied cubique.
En augmentant la quantité de ciment jusqu'à en employer 10 livres anglaises et en portant la quantité de poudre d'aluminium employée à 8 onces, on peut obtenir un produit présentant une densité de 18 livres anglaises par pied cubique.
Les mélanges à base de ciment produits selon là présente invention peuvent contenir, en outre, des produits d'addition connus, tels que des pro- duits d'addition n'intervenant pas chimiquement dans le processus de dilata- tion. Parmi ces produits d'addition, on peut citer la bentonite, des pigments et des charges telles que liège, asbeste, laine de bois, pierre, sable, agré- gat, sciure de bois, ponce et béton broyé. Les mélanges susdits à base de ci- ment peuvent également comporter des armatures de renforcement, telles qu'un fil d'acier ou une bande d'aluminium ou d'alliage d'aluminium. Du gypse et d'autres plâtres, ainsi que des ciments alumineux peuvent également être in- corporés.
Le mélange à base de ciment peut être utilisé in situ ou préfabriqué et, dans maints cas,en particulier lorsque la teneur en chaux est très faible,, le mélange peut être formé dans des éléments à rayonnement thermique ou à com- bustion de surface. Ainsi, le mélange peut être moulé autour d'un filament élec- trique.
Pour obvier à la nécessité de mesurer les proportions d'aluminium, d'oxyde ferrique, d'alcali et d'alcool, on préfère placer ces éléments dans un récipient double contenant, dans un compartiment, de l'aluminium en poudre avec ou sans oxyde ferrique et, dans l'autre compartiment, une quantité rela- tive appropriée d'alcali aqueux et d'alcool. L'alcali peut également être sé- paré de l'alcool sous forme de tablettes ou bien ces deux ingrédients peuvent être fournis sous forme d'une pâte.
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Bien ue la présente invention ait été, en partie, décrite en faisant état de l'utilisation de quantités catalytiques d'oxyde ferrique, d'autres oxydes capables d'exercer une activité catalytique similaire peu- vent aussi être employés.
Pour assurer un islomentacoustique, la quantité d'oxyde ferri- que, de solution alcaline et d'aluminium peut être augmentée dans une mesure considérable pour fournir des pores de différentes dimensions, communiquant en- tre eux et donnant à l'ensemble une structure entièrement alvéolaire.
REVENDICATIONS.
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1. Procédé pour la production d'une plâtre ou ciment cellulaire et durci, à l'aide de poudre d'aluminium et, de préférence aussi, d'alcali faible aqueux, dans lequel la dilatation s'opère emprésence d'une faible quan- tité d'un alcool aliphatique inférieure hydrosoluble, de préférence le métha- nol ou l'éthanol.