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"Perfeotionnements aux procédés et dispositifs de traitement interne du béton frais"
On a déjà proposé d'améliorer la compacité du béton frais (c'est-à-dire le rapport eau-ciment de ce béton) en aspirant une certaine quantité de l'eau qu'il contient à l'aide de "chambres à vide", c' est-à-dire d'espaces libres ménagés entre une paroi étanche et une paroi filtrante appliquée contre le béton, et que l'on met en communication avec une source de vide servant de dis- positif d'aspiration. Le plus souvent, ces chambres à vide sont appliquées sur les faces externes du béton, mais on a aussi propo- sé de les disposer à l'intérieur de la masse de béton, réalisant ainsi un traitement interne dudit béton.
Les dispositifs de trai- tement interne, généralement de forme cylindrique, comportent un noyau pourvu en surface d'une "chambre à vide" revêtue d'une pa- roi filtrante en contact avec la masse du béton.
La liaison de cette chambre à vide avec le dispositif d'aspira- tion permet ainsi d'extraire de l'intérieur de la masse du béton
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une partie de son eau excédentaire .
En pratique, cependant, ces dispositifs donnent de graves mécomptes. Les pièces de béton ainsi traitées sont généralement fissurées .
La demanderesse a trouvé la cause de ces fissurations et en a déduit un procédé de traitement interne du béton qui permet de les éviter .
En effet, lorsque l'on fait agir le vide dans la chambre à vide, la pression interne totale régnant au sein du béton frais cesse d'être répartie comme dans l'état initial. Au lieu d'être répartie entre une pression intergranulaire transmise par les grains solides du squelette et une pression interstitielle régnant dans les canalicules fluides interstitiels, elle se concentre entièrement sur la pression intergranulaire, l'autre composante étant annulée sans que la pression interne totale soit modifiée.
Sous l'action d'accroissement de la pression du squelette, ledit noyau est comprimé élastiquement en un certain nombre de points de contact des grains avec le noyau et, lorsque la pres- sion atmosphérique est rétablie dans la chambre à vide, ce noyau tend à reprendre sa dimension première en se dilatant et, par conséquent, il provoque l'éclatement du béton encore fragile qui l'entoure. Pour éviter cet inconvénient, on pourrait laisser durcir sous vide le béton et ne retirer le dispositif de trai- tement qu'après ce durcissement. Toutefois, on immobiliserait ainsi pendant un temps très long les dispositifs de traitement et, de plus, en raison de la dilatation du dispositif lors du rétablissement de la pression atmosphérique dans la chambre à vide, il serait difficile d'extraire ce dispositif de traitement du béton durci .
Pour remédier à ces divers inconvénients, selon l'invention, on utilise, pour le traitement interne du béton frais, un noyau
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-expansible dont la surface est au moins partiellement revêtue d'une chambre à vide à paroi filtrante reliée à une source de vide, on place ce noyau revêtu à l'état d'expansion dans le cof- f rage de la pièce à réaliser, on coule le béton dans ledit coffre. ge autour dudit noyau, on fait agir le vide pendant le temps né- cessaire, puis sans cesser l'action du vide, on réduit successi- vement, au moins partiellement l'expansion du noyau et on suppri- me l'action du vide et on retire le noyau rétracté du béton.
Le seul fait d'utiliser un noyau expansible susceptible d'être rétracté ne suffit pas, comme le prouvent les fissurations provoquées par de tels noyaux lorsqu'on opère de la façon qui p eut paraître normale et qui consiste à cesser l'action du vide après une durée suffisante de traitement, sans avoir au préala- - ble réduit l'expansion du noyau.Il est essentiel que les deux opérations : réduction de l'expansion et cessation de l'action du vide, soient bien effectuées dans l'ordre indiqué .
Le noyau expansible utilisable dans ce procédé peut être quelconque. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'in- vention, ce noyau est constitué par au moins une chambre à air élastique gonflable, enfermée dans une cage expansible et con- tractable mais dont l'expansion comporte une limite maximum, ca- ge ainsi formée qu' elle réserve un espace libre ou chambre à vi- de dans sa position d'expansion et qui est revêtue d'une paroi souple filtrante de surface correspondant au moins à la surface périphérique maximum de la cage, l'espace libre ou chambre à vide, compris entre la chambre à air et la paroi filtrante, étant relié de manière étahche à une source de vide .
Ainsi, lorsque la chambre à air est gonflée, la cage et cette chambre à air forment un volume rigide de forme définie, destiné à ménager une cavité de forme correspondante dans le béton, tandis que le dégonflage de la chambre à air permet la contraction de ce volume et, en général, en même temps, la per-
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te de rigidité de celui-ci, ce qui permet facilement d'extraire ledit volume du béton.
La cage à expansion limitée peut être constituée par des élé- ments rigides que réunissent des ligatures ou des articulations.
De préférence, cette cage est constituée par des hélices de fil métallique de même pas, entrelacées entre elles pour former une nappe fermée ou un manchon .
Une telle réalisation que l'on peut assimiler à un tricot de fil métallique peut être réalisée sous des formes très diverses .
En particulier, la section transversale d'une cage ainsi réa- lisée peut être évolutive. Dans la forme la plus simple de réalisa- tion, on utilise une chambre à air unique et la section transver- sale de la cage est alors circulaire. On peut également comparti- m enter intérieurement la cage par des tendeurs inextensibles et utiliser plusieurs chambres à air dans ladite cage pour obtenir des seotions transversales non circulaires, par exemple des sec- tions voisines du rectangle ou du carré. Il est possible également d'utiliser des cages comportant des parties rigides de formes définies qui, sous la pression interne de la chambre à air, pren- nent en expansion une forme prédéterminée.
Les noyaux expansibles peuvent être entièrement incorporés dans la masse du béton auquel cas l'étanchéité de la chambre à vide ne pose pas de problème, étant assurée par le mortier au con- tact des tubes reliant la chambre à vide à la source de vide. Géné- ralement, afin de faciliter l'extraction des noyaux, une fois ré- tractés, une de leurs extrémités n'est pas incorporée dans la mas- se du béton. Dans ce cas, la partie de la chambre à vide qui n'est pas noyée dans le béton est revêtue par une paroi étanche dont l'extrémité plonge dans le béton sur une certaine profondeur, créant ainsi une bande non traitante dont le contact avec le mor- tier assure la fermeture étanche de la chambre à vide.
Cette même disposition peut être utilisée avec une paroi étanche de plus gran-
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de surface lorsqu'on veut utiliser un noyau d'une longueur plus grande que celle qui peut être incorporée dans la masse du béton.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de la- dite invention .
La figure 1 représente, en coupe longitudinale, un dispositif de traitement interne du béton destiné à ménager dans le béton trai- té une cavité de forme déterminée .
La figure 2 montre en perspective un détail de la cage de tels dispositifs .
La figure 3 montre une variante de réalisation de dispositif de traitement interne permettant l'obtention de cavités cylindri- ques de longueur indéterminée .
La figure 4 montre, en coupe transversale, une variante de réalisation de la cage des dispositifs montrés sur les figures 1 et 3.
La figure 5 montre, en coupe longitudinale, une pièce en bé- ton traité par un dispositif tel que montré sur la figure 1. l'afin, la figure 6 est une variante de coupe transversale de dispositif de traitement .
Le dispositif de traitement montré sur la figure 1 est consti- tué par une chambre à air 1 en forme générale de bouteille fer- mée à son extrémité par un obturateur 2 que traverse une valve de gonflage 3.
La chambre 1 est entourée par une cage 4 expansible et contrac- table mais dont l'expansion comporte une limite maximum, avantageu- sement constituée comme le montre la figure 2 par des hélices en fil métallique 5 entrelacées. Cette sorte de tricot de fil métal- lique est connue en soi . On sait qu'on l'obtient en enlaçant les unes aux autres, des spires de fil métallique de même pas, chaque spire étant accrochée dans la spire correspondante de l'hélice voisine .
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En procédant comme pour le tricot usuel à des "augmentations" et à des "diminutions" du nombre des hélices, on peut donner à cette cage un profil longitudinal évolutif, ce qui permet des réalisations telles que celle qui sera exposée en regard de la figure 5 .
La cage métallique ainsi réalisée est entourée d'une paroi filtrante 6 qui est avantageusement constituée par un sac de tis- su. La forme et la dimension de ce sac sont telles qu'il envelop- pe complètement, sans être tendu sensiblement, la cage 4 lorsque celle-ci est amenée dans sa position d'expansion par la chambre à air 1 gonflée.
La paroi filtrante 6 peut être rendue solidaire de la cage 4 au moyen d'un certain nombre de bracelets en caoutchouc mince 7, dont le diamètre au repos est plus petit que celui de la cage.
En variante, une cordelette,dont le but apparaîtra plus loin , schématiquement représentée en 9, peut être attachée en 10 à l'ex- trémité du sac de tissu 6 pour sortir du béton, intérieurement au sac de tissu et extérieurement à la cage 4, à l'autre extré- mité du dispositif .
Ce dispositif est coiffé par une boîte métallique 11 raccor- dée par un manchon de caoutchouc 13 à la surface de la paroi fil- trante 6. La valve 3 traverse cette boîte, laquelle est pourvue en outre d'un raccord 12 destiné à être relié à une source de vide .
Le dispositif qui vient d'être décrit s'utilise de la façon suivante :
A l'aide de la valve 3, la chambre à air 1 est gonflée jus- qu'à provoquer une expansion suffisante de la cage 4 et la rigidi- té de l'ensemble du dispositif. Celui-ci est alors placé dans un coffrage destiné à recevoir du béton. On coule alors ce béton 19 jusqu'au-dessus du niveau de la partie inférieure du manchon 13.
On fait alors agir le vide par le raccord 12 dans la boîte 11 et,
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par voie de conséquence, dans l'intervalle compris entre la paroi filtrante 6 et la chambre à air 1. Par l'action du vide, le man- chon 13 se trouve appliqué de manière étanche contre la boîte 11 et contre la paroi 6 et, de plus, le béton frais qui dépasse le niveau inférieur du manchon étanche 13 en s'appliquant contre ce- lui-ci forme un joint étanche pour la chambre à vide . Le vide se trouve ainsi appliqué au béton à travers la paroi 6; de l'eau est ainsi aspirée à travers cette paroi et elle est évacuée par le raccord 12.
La mise sous vide est poursuivie jusqu'à l'expulsion de'la plus grande partie de l'eau excédentaire du béton qui, du fait du départ de cette eau, prend une consistance dure (phénomène de pseudo-solidification sous l'effet d'actions capillaires).
Sans cesser de faire agir le vide par le raccord 12, on dé- gonfle la chambre à air 1 par la valve 3. Cette chambre à air s'af- faisse et ne maintient plus rigidement la cage 4 qui se contracte par son élasticité propre . Cette contraction est aidée éventuel- lement par les bracelets 7 qui, en diminuant de diamètre, décol- lent la paroi filtrante 6 du béton. On peut alors rétablir la pres- sion atmosphérique dans la chambre à vide et extraire l'ensemble du dispositif hors du béton .
Lorsque celui-ci ne comporte pas les bracelets de caoutchouc 7, la paroi filtrante 6 reste adhérente au béton. En tirant alors sur la cordelette 9, on peut "dépouiller" ou "éplucher" la paroi fil- trante 6 du béton auquel elle est adhérente .
Dans la forme de réalisation montrée par la figure 1, la cavité qui subsiste dans le béton a une forme générale cylindrique et une entrée rétrécie. Cependant , cette cavité peut tre de forme quel- conque. Ainsi comme le montre la figure 5, qui représente en coupe longitudinale un pieu creux 14 destiné à être enfoncé par battage, on peut donner à la cage 4, qui permet d'obtenir la cavité interne de ce pieu, une forme effilée 15a à l'extrémité correspond.ant à la tête du pieu (afin de ne pas affaiblir cette tête), une forme cylindrique 15b dans la région centrale du pieu et à nouveau une
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forme effilée 15c s'adaptant à la forme extérieure de la pointe du pieu, et permettant cependant la sortie du dispositif rétrac- té par l'ouverture de la pointe 17 de ce pieu,
ouverture dans laquelle sera ultérieurement placé le sabot de battage .
Bien entendu, le dispositif peut être placé dans le béton dans n'importe quelle position compatible avec la forme de la pièce à couler .
La variante du dispositif montré sur la figure 3 est destinée à permettre la réalisation d'une cavité cylindrique 18 aussi lon- gue qu'on le désire dans une pièce ou un ouvrage de béton 19. Le dispositif comporte également une chambre à air 1 munie d'un ob- turateur 2 et d'une valve 3. Toutefois, dans ce cas, la cage à expansion limitée est de réalisation quelque peu plus complexe.
Cette cage comprend une partie cylindrique 20 formée, comme précé- demment, d'hélices métalliques entrelacées .
Comme le montre la figure 4, cette partie cylindrique peut aussi être constituée par des tubes rectilignes 21 ligaturés en- tre eux ou maintenus par des ceintures 22 de manière à constituer sous l'effet d'expansion provoqué par la chambre à air 1 une cage cylindrique . Cette partie de la cage est enveloppée par la paroi filtrante 6 et, à ses deux extrémités, elle est raccordée à des manchons 23 et 24 respectivement. Le manchon 23 peut être inexpan- sible et même assez rigide, tandis que le manchon 24 est expansi- ble et élastique, pouvant être constitué par du caoutchouc .
Ce manchon inférieur 24 est prolongé par une cuvette hémisphérique 25, en caoutchouc entoilé par exemple, qui limite l'expansion de la partie inférieure de la chambre 1 et constitue l'extrémité in- férieure de la cage . A la partie supérieure de cette cage, le manchon 23 est raccordé par un réseau de fils métalliques 26 à une collerette 27, éventuellement métallique, qui entoure et maintient l'extrémité de la chambre 1 et l'obturateur 2 .
Ce dispositif est complété par une jupe de caoutchouc 28 fixée
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à sa partie supérieure sur le manchon 23, jupe qui est suscepti- ble d'être retroussée le long du manchon. La jupe comporte un ori- fice 28a qui permet la mise en communication de l'espace compris entre la paroi filtrante 6 et la chambre à air 1 avec un raccord 29 de liaison à une source de vide, grâce à un collier de serrage étanche 30.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
L'extrémité inférieure du dispositif dégonflé est engagé dans la partie supérieure d'un conduit cylindrique 18 ménagé dans une pièce de béton coulée jusqu'au niveau N ; chambre à air 1 est ensuite gonflée, ce qui assure la rigidité du disposi- tif et, en même temps, l'application étroite du manchon 24 contre la paroi du conduit 18.
Le béton 19 est alors coulé au-dessus du niveau N en même temps qu'au fur et à mesure la jupe 28 est relevée. Lorsqu'on désire traiter la couche de béton ainsi coulée au-dessus du niveau N, on fait agir le vide dans la chambre à vide par le raccord 29.
Grâce au raccord d'étanchéité constitué par le contact du béton avec le pli inférieur de la jupe 28 sur une certaine largeur on évite les entrées d'air dans la chambre à vide sans qu'il soit nécessaire que tout le dispositif soit immergé dans le béton.
On peut ainsi traiter une couche de béton d'épaisseur quelcon- que et éventuellement même traiter des couches successives en re- levant progressivement la jupe 28. Après chaque opération de trai- tement, la chambre à air 1 est partiellement dégonflée avant que le vide soit coupé dans le raccord 29.
Lorsqu'une certaine hauteur de béton a ainsi été réalisée on dégonfle le dispositif et on opère à nouveau comme il a déjà été indiqué. Dans toutes ces opérations l'étanchéité de la chambre à vide vers le bas est assurée par l'application étroite du manchon 24 contre la paroi de la cavité cylindrique .
Ainsi qu'il a été expliqué, la jupe 28 permet de limiter à
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volonté la hauteur du béton traité . On peut remplacer cette jupe ainsi que d'ailleurs la paroi de tissu 6 par un manchon de papier enveloppant la partie cylindrique du dispositif .
En effet, grâce à l'humectation du papier par le béton, ce papier est transformé en paroi filtrante sur la hauteur corres- pondant au béton coulé, par conséquent, lorsque l'on fait agir le vide dans la chambre à vide, l'eau est aspirée dans la partie de cette chambre correspondant au papier mouillé, alors que le pa- pier sec qui reste étanche à l'air remplace pratiquement la jupe 28.
La section transversale des dispositifs qui viennent d'être décrits est circulaire. On peut donner cependant à ces dispositifs une forme quelconque, en utilisant comme moyen de gonflage, plu- sieurs chambres à air au lieu d'une seule et, éventuellement, en disposant à l'intérieur de la cage des tendeurs souples inexten- sibles, par exemple, des câbles métalliques ou des bandes de tissu qui en limitent l'expansion dans certaines directions .
A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 6 un dispo- sitif permettant d'obtenir des sections de cavités sensiblement carrées. Dans la cage 4 sont disposées, outre la chambre à air principale 1, des chambres à air auxiliaires 31, reliées entre elles par des bandes souples 32 et qui, en section, sont disposées au sommet d'un carré. -En gonflant simultanément toutes ces chambres à air, la cage 4 prend en section sensiblement la forme d'un carré.
Les chambres à air auxiliaires 31 peuvent être remplacées par des tubes métalliques qui ainsi font partie de la cage et assurent à celle-ci, lorsque la chambre à air 1 est gonflée, la forme dési- rée .
Il va de soi que des modifications peuvent être apportées au mode de réalisation qui vient d'être décrit, notamment par sub- stitution de moyens techniques équivalents sans que l'on sorte pour cela du cadre de la présente invention.