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La présente invention concerne un procédé pour la préparation de masses poreuses faisant prise hydraulique pour objets moulés,, en particulier pour éléments de construction masses qui se distinguent par une haute porosité donc par un pouvoir isolant élevé contre le son et la température en même temps que par une bonne solidité.
Les masses consistent essentiellement en charges minérales et en liants hydrauliques, ainsi qu'en eau et en substances capables de dévelo- per des gaz dans la masse,
Il est connu d'obtenir de telles masses ou objets moulés, ap- pelés matériaux légers, en introduisant dans une bouillie ou suspension épaisse en matières de remplissage et liants hydrauliques des substances combustibles, vaporisables ou dégageant des gaz, et en abandonnant ensuite les masses moulées au procédé d'aération et à
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la prise hydraulique subséquente,
pour la réalisation de ces procé- dés connus on a dépensé beaucoup d'efforts pour réaliser des modes opératoires qui permettent d'atteindre des volumes et des réparti- tions des gaz aussi réguliers que possible pour obtenir après le moulage et la prise des mélanges des objets moulés homogènes. Le succès de ces efforts dépendait de façon essentielle de la nature et de la répartition du moyen d'aération; l'eau oxygénée qui forme par sa décomposition dans la masse de l'oxygène comme gaz s*est mon- trée particulièrement favorable par ce qu'elle ne laisse pas de ré- sidus et parce que sa vitesse de décomposition est facile à régler.
Mais il sest montré que même pour des conditions considérées jus- qu'à maintenant comme idéales, on ne pouvait pas toujours atteindre des résultats optimum en ce qui concerne la grosseur et la réparti- tion des bulles et le rendement du moyen d'aération. Dans beaucoup de cas on était également obligé d'employer pour régulariser le pro- cédé d'aération et pour améliorer la structure, une série d'autres substances additionnelles, ou de respecter pour la composition ou le traitement ultérieur des masses capables d'aération, des précautions compliquées, par exemple en oe qui concerne l'ordre des additions.
L'invention concerne principalement un procédé pour la prépa- ration de masses poreuses formables, faisant prise hydraulique, par exemple pour l'obtention d'éléments de construction, en mélanges de substances minérales, de liants et d'eau avec emploi d'un moyen d'aération gazeux, procédé caractérisé par ce que les bulles gazeu- ses contenues dans le'mélange sont soumises pendant au moins une par- tie du procédé d'aération à une compression et une expansion alter- née périodiquement.
On peut obtenir des avantages considérables en ce qui concerne les propriétés des masses poreuses ou des objets po- reux, leur reproduotibilité et une simplification des modes opéra- toires pour leur préparation, en soumettant avant la prise, c'est- à-dire au moins pendant le procédé d'aération, les bulles gazeuses contenues dans le mélange ou qui s'y forment, à une compression et une expansion alternées périodiques, pour la réalisation pratique
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du procéda il en résulte la nécessité d'exercer sur la masse qui contient ou développe les bulles gazeuses, des secousses quelcon- ques, oes secousses devant être de préférence brusques, pour la réalisation du procède,
on peut par exemple soumettre la masse ou la forme qui la contient à l'action de vibrations mécaniques ou acoustiques ou, de préférence exercer des mouvements de secousses sur la masse ou la forme. Il est alors utile que la direction des mouvements coïncide à peu près avec la direction des bulles gazeuses qui se développent, c'est-à-dire il est indiqué de diriger le mou- vement de secousses de façon telle que les secousses soient essen- tiellement verticales par rapport au fond du récipient, car les bul- les gazeuses ont généralement tendance à monter pendant l'aération de la masse.
Un mouvement dit de choc qui consiste à soulever la masse ou la forme à la façon dtun bloo et à la laisser retomber en- suite par son propre poids après avoir retiré le soutien, s'est mon- tré particulièrement favorable.. '
Comme déjà mentionné, il n'est pas nécessaire de faire subir à la masse le mouvement qui provoque une compression et une expan- sion des bulles gazeuses pendant toute la durée du procédé d'aéra- tion ; oe mouvement peut subir des interruptions plus ou moins lon- gues, et il peut, d*autre part, être prolongé au-delà du procédé d'aération.
Quoiqu'on ait cru jusqu'à maintenant qu'il était néoes- saire pour obtenir une structure régulière et stable des bulles ou des pores d'abandonner la masse au moins pendant la plus grande par- tie du procédé d'aération tranquillement et sans secousses à elle- même, pour ne pas troubler la formation et la consistance de la structure des bulles, il s'est montré que l'application conforme à l'invention de vibrations ou de secousses sur la masse ne provoque pas d'effondrement des bulles, mais, au contraire, se traduit par une amélioration sensible de la structure et des propriétés des corps aérés.
Un avantage essentiel par rapport à une masse qui s'aè- re au repos consiste en un retard désirable de la prise, de sorte que la masse a terminé son aération avec certitude avant de se soli-
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difier de façon appréciable par la prise, Le moyen d'aération, peut donc être utilisé intégralement aveo obtention d'un effet maximum, sans qu'il y ait une chute prématurée de la plastioité de la masse.
On évite ainsi efficacement une déchirure de la masse sous l'effet du moyen d'aération. Il semble en outre que les secousses périodi- ques de la masse qui s'aère conduisent 4 un renforcement et à un colmatage des parois cellulaires qui entourent les bulles ou les pores ultérieurs oe qui communique ensuite une solidité totale ren- foroée sans diminuer la porosité de l'ensemble. Finalement, les mas- ses préparées conformément à l'invention admettent une plus grande élasticité dans le choix de la nature et de la granulation des subs- tanoes additionnelles minérales.
Il faut mentionner également qu'on peut avec le prooédé de l'invention, aérer régulièrement et de fa- çon reproduotible des masses pour la préparation desquelles on a utilisé relativement peu d'eau, c'est-à-dire qui se présentent à l'état pâteux ou même de terre granuleuse humide.
Le procédé de l'invention peut être réalisé avec n'importe quel moyen d'aération connu, par exemple, on peut utiliser comme moyens d'aération des poudres métalliques qui développent par action de l'eau ou des alcalis, de l'hydrogène comme gaz d'aération, tels que le zinc ou l'aluminium.
De même, on peut considérer des substan- ces peroxydées dissoutes qui se décomposent avec formation d'oxygè- ne. on emploie pourtant avec des avantages particuliers l'eau oxy- génée comme moyen d'aération pour la réalisation du procédé de l'in- ventions car il est facile de l'incorporer de façon homogène et elle se décompose facilement aveo formation de grandes quantités de gaz sans laisser de résidus gênants, c'est justement en utilisant ce moyen d'aération connu comme avantageux que ses avantages sont parti- culièrement mis en valeur dans le procédé de l'invention.
Naturelle-' ment, on peut utiliser aussi pour le procédé de l'invention les ad- juvants usuels pour influencer la vitesse de décomposition des subs- tanoes qui forment les gaz, pour régler la nature et la grandeur de la structure des bulles et pour modifier le temps de prise, Pour ces
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derniers buts, on se sert par exemple de chlorures, comme le chlo- rure de calcium ou le chlorure d'aluminium, tandis que pour régler la grosseur et la structure des bulles on peut utiliser des addi- tions qui modifient la tension superficielle, comme le savon ou le savon de résine.
On a déjà mentionné que les masses qu'on désire traiter con- formément, à l'invention contiennent à côté des moyens d'aération dont on vient de parler, principalement des charges minérales et des liants. Comme charges minérales, on se sert surtout de la farine de quartz ou de sables d'origine et de granulation diverses; mais on peut utiliser aussi des scories ou des cendres et d'autres maté- riaux déjà poreux en eux-mêmes. Comme liants pour ces charges, on peut utiliser les liants hydrauliques connus, notamment les ciments, la chaux, le plâtre ou des mélanges de oiment et de chaux. La prise, o'est-à-dire le durcissement de ces masses ou des objets poreux qui en sont obtenus, a lieu ensuite, selon le choix des liants, à l'air ou à la vapeur, de préférence aveo de la vapeur surchauffée.
On obtient une autre amélioration considérable du procédé de l'invention et une amélioration importante des produits en ajoutant, conformément à un mode de réalisation particulièrement favorable, des résines artificielles aux masses, et de préférence des résines thermoplastiques. C'est surtout l'acétate de polyvinyle qui s'est montré favorable dans ce cas, en l'introduisant utilement dans la masse sous forme de sa dispersion aqueuse.
Même des quantités rela- tivement faibles, inférieures à 0,5 ou même, de préférence, à 0,1 %, par rapport à la masse du mélange total, se traduisent par une dimi- nution considérable du temps de malaxage et du temps nécessaire pour soumettre le mélange avant la prise aux secousses périodiques. La régularité et la facilité de reproduction du procédé d'aération est augmentée de façon favorable, et les objets préparés conformément au procédé présentent des valeurs absolues de solidité plus élevées, qui par suite de la régularité améliorée du malaxage ne subissent que peu de variations à l'intérieur d'un même objet moulé.
Ce mode de
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réalisation du procéda amène surtout l'avantage essentiel, que la teneur en eau des matières premières n'a pratiquement plus d'influ- enoe sur les valeurs finales des produits conformes au procède. On peut donc utiliser des sables d'origines les plus diverses avec des teneurs en humidité très variables, sans être obligé de modifier chaque fois la composition du mélange et son traitement ultérieur en fonction de l'adjuvant, ce qui est en particulier essentiel pour l'application de l'invention à l'obtention d'éléments légers pour la construction.
L'utilisation de substances artificielles ou de résines arti- ficielles pour les éléments de construction est connue en soie mais on utilise souvent des quantités notablement plus grandes quon ne les nécessite pour la présente invention. sur la base des résultats acquis dans le trait en. t de la substance artificielle dans ce but, on ne pouvait pas prévoir que la combinaison de ce procédé avec ce- lui de l'invention conduirait à une simplification aussi considéra- ble du procédé notamment en ce qui concerne sa réalisation pratique et une amélioration aussi sensible des résultats en ce qui concerne les propriétés des objets poreux obtenus.
L'invention concerne également à titre de produits industriels nouveaux, les produits conformes à ceux obtenus par les procédés ci- dessus ou procédés similaires.
Le procédé de l'invention est expliqué à l'aide des exemples ci-dessous : EXEMPLE 1.-
On prépare un mélange de 100 kg de sable, 33 kg de ciment, le litres d'eau et des additions correspondantes d'eau oxygénée, de lait de chlorure de chaux et de savon de résine. Après malaxage, on remplit des moules de 20x 20 x 20 cm, jusque une hauteur de 10 cm et on égalise la masse. Une forme 4 la fois est secouée sur une ta- ble à secousses pendant 25 minutes tandis qu'une forme est abandon- née à titre de comparaison à l'aération sans secousses.
La masse se- couée était montée après la fin de l'expérience jusqu'à une hauteur
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de 16,5 om, c'est-à-dire que son volume avait augmenté de 65 %. Pen- dant le même temps la masse dans la forme non secouée était montée jusqu'à une hauteur de 13 om; l'augmentation du volume n'était donc que de 30 %.
Par un contact prolongé, la masse non secouée montrait une tendance à l'affaissement, tandis que la masse aérée dans le moule secoué ne subissait aucune modification,
EXEMPLE 3.-
Une préparation de 70 kg de sable, 20 kg de ciment, 18 litres dteau, 110 g d'eau oxygénée à 35 %, 2 litres de lait de chlorure de chaux et 50 g d'une dispersion aqueuse à 25 % d'acétate de polyvi. nyle, est traitée pendant environ 2 minutes et demie dans un mala- xeur, puis versée dans un moule qui est soumis 4 traitement par se- cousses pendant environ 15 à 20 minutes. Les échantillons prélevés après la prise à l'air présentent une résistance à la compression de 43,7 kg/oma, le poids spécifique est de 1100 kg/m3.
Le rétrécis- sement, déterminé après un temps prolongé, était, avec 0,015 mm, extrêmement faible et largement inférieur aux limites admises.
Dans un essai comparatif, on a omis la dispersion d'acétate de polyvinyle et employé à sa place de faibles quantités de savon de résine et d'un accélérateur de décomposition de l'eau oxygénée.
Le temps pour le mélange a été porté à 10 minutes et le mélange fut secoué pendant 30 minutes dans le moule. Le corps solide présentait le même poids spécifique de 1100 kg/m3, mais sa résistance à la com- pression n'était que de 29,7 kg/om2.
EXEMPLE 3--
On ajoute à un mélange de 50 kg de farine de quartz et 10 kg de chaux éteinte 0,06 kg de poudre d'aluminium et 23 litres d'eau comme moyen d'aération ainsi que 0,35 kg de chlorure de chaux. Le mélange terminé est secoué dans le moule pendant l'aération pendant 30 minutes. Les objets moulés obtenus sont ensuite durcis de façon connue aveo de la vapeur surchauffée et présentent une résistance à la compression de 59,4 kg/om3 pour un poids spécifique de 600 kg/m3.
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The present invention relates to a process for the preparation of porous masses making hydraulic setting for molded objects, in particular for building elements masses which are characterized by a high porosity therefore by a high insulating power against sound and temperature at the same time as by good strength.
The masses consist essentially of mineral fillers and hydraulic binders, as well as water and substances capable of developing gases in the mass,
It is known to obtain such masses or molded objects, called light materials, by introducing into a slurry or thick suspension of fillers and hydraulic binders combustible substances which can vaporize or give off gases, and then abandoning the masses. molded by the aeration process and
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the subsequent hydraulic connection,
for the realization of these known processes a great deal of effort has been expended in carrying out procedures which make it possible to achieve volumes and gas distributions as regular as possible in order to obtain, after molding and setting, the mixtures of the gases. homogeneous molded objects. The success of these efforts depended essentially on the nature and distribution of the means of ventilation; hydrogen peroxide, which forms oxygen as a gas by its decomposition in the mass, has been shown to be particularly favorable in that it leaves no residue and because its rate of decomposition is easy to regulate.
However, it has been shown that even for conditions heretofore considered to be ideal, optimum results could not always be attained with regard to the size and distribution of the bubbles and the efficiency of the aeration medium. In many cases it was also necessary to use, to regulate the aeration process and to improve the structure, a series of other additional substances, or to respect for the composition or the subsequent treatment of the masses capable of aeration. , complicated precautions, for example concerning the order of the additions.
The invention relates mainly to a process for the preparation of formable porous masses, setting hydraulically, for example for obtaining building elements, in mixtures of mineral substances, binders and water with the use of a gas aeration means, a process characterized in that the gaseous bubbles contained in the mixture are subjected during at least part of the aeration process to compression and expansion which are alternated periodically.
Considerable advantages can be obtained with regard to the properties of porous masses or porous objects, their reproducibility and a simplification of the procedures for their preparation, by subjecting before setting, that is to say to the less during the aeration process the gas bubbles contained in or formed in the mixture, with periodic alternating compression and expansion, for practical realization
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from the process it results from it the necessity to exert on the mass which contains or develops the gas bubbles, any jerks, these jolts having to be preferably sudden, for the realization of the process,
for example, it is possible to subject the mass or the form which contains it to the action of mechanical or acoustic vibrations or, preferably, to exert jerking movements on the mass or the form. It is then useful that the direction of the movements coincides roughly with the direction of the gas bubbles which develop, that is to say it is advisable to direct the shaking movement in such a way that the jolts are essential. so vertical to the bottom of the container, since the gas bubbles generally tend to rise during aeration of the mass.
A so-called shock movement which consists in lifting the mass or the form in the manner of a bloo and then letting it fall again by its own weight after having withdrawn the support, has been shown to be particularly favorable.
As already mentioned, it is not necessary to subject the mass to the movement which causes compression and expansion of the gas bubbles throughout the duration of the aeration process; This movement may be interrupted of varying lengths, and it may, on the other hand, be prolonged beyond the aeration process.
Although it has been believed until now that it was necessary to obtain a regular and stable structure of bubbles or pores to abandon the mass at least during the greater part of the aeration process quietly and without jerks to itself, so as not to disturb the formation and consistency of the structure of the bubbles, it has been shown that the application according to the invention of vibrations or jolts on the mass does not cause the collapse of the bubbles. bubbles, but, on the contrary, results in a significant improvement in the structure and properties of the ventilated bodies.
An essential advantage over a mass which aerates at rest is a desirable delay in setting, so that the mass has completed its aeration with certainty before solidifying.
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The aeration means can therefore be used in its entirety to obtain a maximum effect without there being a premature drop in the plasticity of the mass.
This effectively prevents tearing of the mass under the effect of the aeration means. It appears further that the periodic shaking of the aerating mass leads to a strengthening and plugging of the cell walls which surround the bubbles or subsequent pores which then impart an enhanced total strength without diminishing the porosity. from the whole. Finally, the masses prepared in accordance with the invention allow greater elasticity in the choice of the nature and the granulation of the additional mineral substances.
It should also be mentioned that with the prooédé of the invention, it is possible to aerate regularly and reproduotibly masses for the preparation of which relatively little water has been used, that is to say which occur at pasty or even moist grainy state.
The process of the invention can be carried out with any known aeration means, for example, it is possible to use as aeration means metal powders which develop by the action of water or alkalis, hydrogen. as a vent gas, such as zinc or aluminum.
Likewise, one can consider dissolved peroxidized substances which decompose with the formation of oxygen. however, oxygenated water is used with particular advantages as aeration means for carrying out the process of the invention, since it is easy to incorporate it homogeneously and it decomposes easily with the formation of large quantities of gas without leaving any troublesome residues, it is precisely by using this aeration means known to be advantageous that its advantages are particularly emphasized in the process of the invention.
Of course, the usual adjuvants can also be used for the process of the invention for influencing the rate of decomposition of the substances which form the gases, for controlling the nature and size of the structure of the bubbles and for modify the setting time, For these
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latter purposes, for example, chlorides, such as calcium chloride or aluminum chloride, are used, while to regulate the size and structure of the bubbles one can use additions which modify the surface tension, such as soap or resin soap.
It has already been mentioned that the masses which are to be treated in accordance with the invention contain, besides the aeration means which have just been mentioned, mainly mineral fillers and binders. As mineral fillers, it is mainly used quartz flour or sands of various origin and granulation; but also slag or ash and other materials already porous in themselves can be used. As binders for these fillers, it is possible to use known hydraulic binders, in particular cements, lime, plaster or mixtures of oiment and lime. The setting, that is to say the hardening of these masses or of the porous objects which are obtained from them, then takes place, depending on the choice of binders, in air or steam, preferably with superheated steam. .
Another considerable improvement of the process of the invention and a significant improvement of the products is obtained by adding, in accordance with a particularly favorable embodiment, artificial resins to the masses, and preferably thermoplastic resins. It is especially polyvinyl acetate which has proved to be favorable in this case, by usefully introducing it into the mass in the form of its aqueous dispersion.
Even relatively small amounts, less than 0.5 or even, preferably, 0.1%, based on the mass of the total mixture, result in a considerable reduction in the mixing time and the time required. to subject the mixture before setting to periodic shaking. The smoothness and reproducibility of the aeration process is favorably increased, and the articles prepared according to the process exhibit higher absolute fastness values, which as a result of the improved smoothness of the mixing undergo little variation at the interior of the same molded object.
This mode of
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The realization of the procedure brings above all the essential advantage, that the water content of the raw materials has practically no more influence on the final values of the products conforming to the procedure. It is therefore possible to use sands of the most diverse origins with very variable moisture contents, without having to modify each time the composition of the mixture and its subsequent treatment depending on the adjuvant, which is in particular essential for application of the invention to obtaining light elements for construction.
The use of artificial substances or artificial resins for building elements is known in silk but often significantly larger amounts are used than required for the present invention. on the basis of the results acquired in the trait in. t of the artificial substance for this purpose, it could not be foreseen that the combination of this process with that of the invention would lead to such a considerable simplification of the process, in particular as regards its practical implementation and also an improvement. sensitive results with regard to the properties of the porous objects obtained.
The invention also relates, as new industrial products, to products in accordance with those obtained by the above processes or similar processes.
The process of the invention is explained with the aid of the examples below: EXAMPLE 1.-
A mixture of 100 kg of sand, 33 kg of cement, 1 liter of water and corresponding additions of hydrogen peroxide, milk of chloride of lime and resin soap are prepared. After mixing, 20 × 20 × 20 cm molds are filled up to a height of 10 cm and the mass is equalized. One shape 4 at a time is shaken on a shaking table for 25 minutes while one shape is left for comparison to aeration without shaking.
The shaken mass had risen after the end of the experiment to a height
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by 16.5 om, that is to say that its volume had increased by 65%. During the same time the mass in the un-shaken form had risen to a height of 13 µm; the increase in volume was therefore only 30%.
By prolonged contact, the unshaken mass showed a tendency to sag, while the aerated mass in the shaken mold did not undergo any modification,
EXAMPLE 3.-
A preparation of 70 kg of sand, 20 kg of cement, 18 liters of water, 110 g of 35% hydrogen peroxide, 2 liters of lime chloride milk and 50 g of a 25% aqueous dispersion of sodium acetate. polyvi. nyl, is processed for about 2.5 minutes in a mixer, then poured into a mold which is subjected to the shaking treatment for about 15 to 20 minutes. The samples taken after setting in the air show a compressive strength of 43.7 kg / oma, the specific weight is 1100 kg / m3.
The shrinkage, determined after an extended time, was, at 0.015 mm, extremely low and well below the allowable limits.
In a comparative test, the polyvinyl acetate dispersion was omitted and instead used small amounts of resin soap and a hydrogen peroxide decomposition accelerator.
The time for mixing was increased to 10 minutes and the mixture was shaken for 30 minutes in the mold. The solid body had the same specific gravity of 1100 kg / m 3, but its compressive strength was only 29.7 kg / m 2.
EXAMPLE 3--
To a mixture of 50 kg of quartz flour and 10 kg of slaked lime are added 0.06 kg of aluminum powder and 23 liters of water as aeration medium, as well as 0.35 kg of lime chloride. The finished mixture is shaken in the mold during aeration for 30 minutes. The molded articles obtained are then hardened in a known manner with superheated steam and exhibit a compressive strength of 59.4 kg / m 3 for a specific weight of 600 kg / m 3.