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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.