Matériaux de construction façonnés cuits, procédé pour les
produire et liant convenant à cette fin.
Lesrécipients en verre et autres produits, faits de verre à la soude et à la chaux sont beaucoup demandés en raison des nombreux avantages qu'ils apportent. Cependant après utilisation, ces produits sont brisés et il est très difficile de les évacuer ou de les recycler. Des facteurs écologiques interviennent également dans l'industrie des récipients en verre.
Néanmoins jusqu'à présent, on a rencontré de grandes difficultés pour l'évacuation ou la réutilisation-du verre à la chaux et à la soude après utilisation ou bris. La seule technique pour réu-tiliser le verre est la refusion. L'industrie du verre collecte couramment environ 3% de verre inutilisable et de déchets et achète encore 10% de déchets auprès des distributeurs pour la production. Cependant, la refusion nécessite le triage par couleur et le
î
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recyclage du verre par refusion n'est réalisable que dans une
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l'existence d'autres déchets tels que des fragments de brique, des cendres volantes, des déchets de perlite, certains métaux et autres déchets semblables.
Par conséquent, il serait très intéressant de disposer
d'un procédé permettant de réutiliser des matières telles que le verre à la soude et à la chaux, présentant des nombreuses propriétés intéressantes, après la première utilisation pour des récipients, vitres et autres produits semblables.
De plus, des matériaux de construction façonnés, comme
les briques communes obtenues dans des fours à briques, les parpaings, les blocs en béton, les briques de laitier, les carreaux de décoration, les tuiles, les briques de soutien et les dalles, seuils, linteaux et autres profilés de dimensions et de formes particulières, qui peuvent être nécessaires en construction sont obtenus par mélange de constituants tels que du sable, du schiste, de l'argile, du ciment, un agrégat, de l'eau, une matière colorante et ainsi
de suite, dans les proportions voulues. La masse est alors gâchée
et façonnée à la forme voulue par pressage, coulée, moulage mécanique ou extrusion et finalement durcie par chauffage ou prise
à l'air jusqu'à acquérir la résistance mécanique requise.
Comme on le sait, certains des matériaux de construction décrits sont cuits à une température relativement élevée, à savoir de
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réactions chimiques et physiques entre les constituants requises pour conférer la liaison puissent avoir lieu. Dans d'autres cas, par exemple pour les blocs de béton, les briques de laitier et les tuyaux en ciment,la résistance mécanique est conférée par simple durcissement ou prise à l'air. Cependant, aucun des
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qu'à présent permis d'obtenir à une température relativement basse de cuisson un produit de la forme voulue combinant des résistances en compression et en traction supérieures à celles du béton,avec les propriétés de décoration des matériaux de construction façonnés.
La présente invention permet de surmonter les difficultés connues jusqu' ici et d'obtenir un matériau de construction argileux par exploitation de verre à la soude et à la chaux inutilisable ou brisé qui fait partie intégrante du produit et avait précédemment été utilisé autrement, par exemple pour des récipients
et ainsi de suite. De plus, on utilise d'autres déchets pour obtenir un matériau de construction argileux résistant, durable et extrêmement attrayant faisant progresser davantage le programme écologique.
Les buts de l'invention sont atteints au moyen d'un mélange de particules de verre à la chaux et à la soude, d'autres déchets et d'argile figuline qu'on presse à toute forme voulue déterminée au préalable. On presse le mélange de manière que
sa densité soit portée au maximum et sa porosité au minimum,puis
on le chauffe jusqu'à une température de cuisson relativement basse,
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que ni déplacement moléculaire.
Il est possible d'utiliser, en plus du verre à la soude et à la chaux nécessaire, diverses autres matières pour former le matériau de construction argileux de l'invention. Les seuls critères sont que les déchets utilisés ne fondent pas ni ne se décomposent ou se désagrègent à une température inférieure à la faible température de cuisson; qu'ils ne subissent aucune réaction chimique durant la cuisson et que leur coefficient de dilatation ne diffère pas exagérément de celui du verre à la soude et à la chaux. Il
est donc virtuellement possible d'utiliser toutes les céramiques
et de nombreuses matières inorganiques,comme des fragments de briques, des cendres volantes, des tuiles et ainsi de suite.
Suivant l'invention, on obtient un produit céramique lié par du verre ayant une grande résistance à la traction et une haute durabilité en utilisant un verre à la soude et à la chaux,d'autres déchets et de l'argile. Par "verres", on entend au sens large des compositions chimiques très différentes telles que celles rencontrées dans toutes les applications céramiques, à savoir les matières réfractaires et les supports pour circuits électroniques, les faïences ! fines, les matières abrasives, les systèmes métallocéramiques
et divers matériaux de construction argileux. La présente invention a pour objet des matériaux de construction argileux obtenus uniquement à l'aide de déchets et du verre courant utilisé
pour des récipients, vitres et ainsi de suite, à savoir le verre
à la soude et à la chaux. Ainsi, le verre n'est pas d'une constitution spéciale, comme il en est cependant souvent dans les autres domaines de la fabrication de matières céramiques, par exemple de frittes, de matières vitreuses cristallisées, de fondants et ainsi
de suite.
Suivant la présente invention, le verre n'est pas utilisé comme fondant, c'est-à-dire en très faible quantité,pour amorcer
une réaction chimique avec les autres constituants à une température de cuisson inférieure à la normale.
Le matériau de construction argileux de l'invention est obtenu sous forme de produit façonné cuit à partir d'un mélange thixotrope et fusible (sous l'effet de la chaleur) de verre à la chaux et à la soude relativement fin, d'agrégats ou charges inorganiques calibrés convenables se choisissant parmi de nombreux déchets, d'argile figuline et d'eau.
L'incorporation de l'agrégat ou charge inorganique dans l.e matériau de construction argileux a des implications écologique-s du fait que cet agrégat ou charge peut comprendre des déchets
qui sinon sont inutilisables ou ne peuvent être évacués . Les seuls critères sont que cet agrégat ou charge ne fonde pas ni ne se décompose ou se désagrège au-dessous de la faible température choisie pour la cuisson de la composition et que son coefficient de dilatation thermique ne diffère pas excessivement de celui du verre à la soude et à la chaux.
La granulométrie de l'agrégat varie avec les propriétés que doit présenter le produit façonné cuit. Pour l'agrégat ou charge, on peut prendre notamment des fragments de briques, de
la cendre volante, des agrégats de basse densité comme du schiste expansé,certains graviers, des fragments de briques céramiques, certaines roches pyrogènes, des déchets métalliques en quantité limitée et même des grosses particules de verre, pour autant que la granulométrie soit supérieure à celle du verre fin utilisé
pour la formation du liant. On peut également prendre comme agrégat des décombres, des stériles et ainsi de suite.
La dimension de l'agrégat peut varier,mais il est préférable que le spectre granulométrique soit tel que, après tassement, la densité du mélange soit maximale et la porosité
minimale. La granulométrie maximale dépend de manière évidente
des propriétés et de la texture requises pour le produit fini. Comme les particules d'agrégat sont rigides et de forme indéfinie et variable , il existe de nombreux vides entre les particules. Pour assurer une résistance mécanique maximale au produit cuit,
il est désirable que ces vides soient comblés par des particules d'agrégat de plus petite granulométrie. En règle générale cepen-
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0,177 mm. La composition comprend pour le reste des fractions de granulométrie intermédiaire dans un rapport pondéral à peu près égal. Par exemple, pour un mélange contenant des particules d'une granulométrie pouvant atteindre environ 9,5 mm, les particules
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pour 25% en particules de moins de 0,177 mm et pour le reste en particules de 0,177 à 4,76 mm, consistant par exemple en parties égales de fractions de 4,76 à 2,00 mm, de 2,00 à 0,77 mm et de 0,77 à 0,177 mm. Lors de la détermination des proportions relatives
de solides, il convient de reprendre le verre fin utilisé pour
le liant dans la fraction de moins de 0,177 mm.
Les matériaux de construction argileux de l'invention sont très intéressants du fait qu'ils permettent d'utiliser du verre d'un type particulier, à savoir le verre à la chaux et à
la soude. L'utilisation d'un verre de ce type sous une forme brisée et finalement broyée peut surmonter les difficultés écologiques existant jusqu'à présent tout en conduisant à un produit très utile, attrayant et avantageux.
Par "verre", on entend aux fins de l'invention un produit inorganique de fusion qui a été refroidi jusqu'à l'état rigide sans cristallisation et comprend une quantité majeure (au moins
50% en poids) de silice et au moins deux autres oxydes inorganiques qui sont habituellement choisis parmi les oxydes de sodium, de potassium, de calcium, de magnésium, d'aluminium et de baryum,
en solution mutuelle. Typiquement, le verre à la soude et à la chaux ordinaire comprend 65 à 73% en poids de silice, 1 à 5%
en poids d'alumine, 1 à 10% en poids d'oxyde de calcium, jusqu'à 5% en poids d'oxyde de magnésium, 5 à 20% en poids d'oxyde de sodium et jusqu'à 2% en poids d'oxyde de potassium. Il est cependant désirable que la constitution du verre soit telle que le verre fin ramollisse à une température inférieure à environ 1.035[deg.]C
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Les particules de verre doivent avoir une granulométrie telle qu'elles se dispersent aisément et uniformément dans le matériau argileux en en réduisant ainsi au minimum la porosité. La granulométrie peut varier suivant l'application envisagée et les propriétés requises pour le produit final et un produit peut comprendre des particules de plus d'une granulométrie. Le verre utilisé pour le liant doit passer pour 100% un tamis à mailles de 0,177 mm et, lorsqu'il.est cuit aux températures modérées, se ramollit et s'écoule pour former le liant unissant les agrégats en une masse ferme.
On peut choisir toute source convenable pour le verre formant le liant. Un avantage de l'invention est cependant que le verre peut être du verre inutilisable formé durant la fabrication du verre ou bien du verre recyclé d'usage domestique ou
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ges publiques entre autres. Il n'est pas nécessaire de trier ces verres suivant la couleur ni de les nettoyer.
La proportion du verre à l'agrégat n'est pas un paramètre fort critique pour autant que la quantité de verre fin soit suffisante pour la liaison de l'agrégat. D'habitude cependant, le
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tion avant la cuisson. La quantité maximale de verre fin dépend des propriétés requises pour le produit façonné cuit final,mais
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la nécessité de ces quantités relativement importantes de verre.
Les particules d'agrégat ne fondent pas entre elles par elles-mêmes et le verre agit comme adhésif pour coller la composition en une masse. Ainsi, il ne se passe aucune réaction chimique entre les constituants et la redistribution moléculaire de ces derniers est très faible. Le verre à l'état visqueux enrobe l'agrégat, remplit les interstices et lie les particules en un produit ayant une haute résistance à la traction et une grande rigidité.
Le verre peut être plus ou moins visqueux suivant les nécessités et manifeste une haute viscosité à une basse tempéra-
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au contraire de la liaison des matières céramiques au cours de laquelle a lieu un transfert de molécules, et aucune production
in situ du verre par cuisson à haute température, production fréquente dans les matières réfractaires, n'a lieu. Les produits et procédés de l'invention diffèrent complètement des matières réfractaires et des procédés pour obtenir ces dernières.
Un troisième constituant nécessaire pour l'obtention des matériaux de construction argileux de l'invention est l'argile figuline, c'est-à-dire une argile réfractaire fort plastique à grain fin qui consiste pour beaucoup en montmorillonite.. Typique- <EMI ID=13.1>
à 30% en poids d'alumine, jusqu'à 2,1% en poids d'oxyde ferrique
(Fe203), jusqu'à 0,8% en poids d'oxydes de calcium et/ou de ma-
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de sodium et 8 à 16% en poids d'eau combinée.
L'argile figuline est prise en quantité suffisante pour conférer de la thixotropie au mélange de verre fin et d'agrégat,
la quantité dépendant du spectre granulométrie de l'agrégat. D'habitude, la quantité requise est d'au moins environ 2% en poids d'argile figuline avant la cuisson et de préférence d'environ 2
à 10% en poids. Lors du mélange avec le verre fin servant de liant, l'argile figuline est d'habitude incorporée à raison d'environ 0,1 à 1,25 partie par partie de verre fin.
Le mélange est rendu propre au moulage par addition d'eau. La quantité d'eau dépend de manière évidente de la quantité d'argile figuline,de même que de la tendance de l'agrégat à absorber l'eau. En général cependant, l'eau ne représente pas plus d'en- <EMI ID=15.1>
en poids. Il est de plus désirable d'utiliser un dispersant de l'argile, comme du tripolyphosphate de sodium,pour assurer la dispersion de l'argile figuline dans l'eau.
Après le mélange du verre fin servant de liant et de l'agrégat et, si nécessaire,de l'argile figuline et de l'eau,
le mélange résultant est de préférence façonné à la forme voulue
avec vibrage permettant de réduire la porosité au minimum.
Par exemple, bien que la plupart des matériaux de construction argileux aient une porosité de 25 à 35% après cuisson, la porosité du produit de l'invention est de 2 à 20% et de préférence d'environ 8 à 13%.
Après avoir été façonné à la forme voulue, le mélange
est séché,puis cuit de manière appropriée quelconque, par exemple
par chauffage direct ou indirect dans un four intermittent ou continu. Il suffit de chauffer le mélange pour faire ramollir le verre fin et le laisser s'écouler autour de la charge pour lier celle-ci.
La température et la durée de la cuisson dépendent des dimensions
du produit façonné et de l'allure de transfert de chaleur entre
le four et la charge, de même que dans le produit façonné. D'habi-
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Après la cuisson, le ou les produits façonnés sont
mis à refroidir. Les produits résultants sont très attrayants
et ont une bonne coloration, tout en manifestant de remarquablesrésistances en traction et en compression. D'autre part, le produit façonné peut être usiné, perforé, moulé et poli en raison du caractère vitreux conféré par le verre fin.
Par exemple, on obtient une dalle argileuse de 30,5 cm
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à mailles de 0,177 mm) et de 0,27 kg d'argile figuline propre au moulage.
Les exemples ci-après illustrent davantage l'invention. EXEMPLE 1 -
On mélange 81 parties en poids de déblais de démolition avec 13 parties en poids de verre fin. On ajoute alors 6 parties en poids d'argile figuline plastique et on mélange à sec le tout pendant 1 minute. A ce mélange sec, on ajoute 7 parties en poids d'eau contenant 0,2% en poids de tripolyphosphate de sodium comme dispersant de l'argile,puis on mélange le tout à l'état humide pendant 3 minutes. Au terme de ce délai, on coule le mélange par voie thixotropique dans un moule. Lorsque le façonnage est complet, on arrête le vibrage et, après 2 heures de séchage, on retire le produit moulé. On place alors ce produit dans un four
et on élève la température du four jusqu'à 925[deg.]C en 4 heures. Après 2 heures de séjour à cette température, on retire le produit. Après refroidissement complet, le produit a une résistance à l'écrasement de 412,5 kg/cm<2>, un module de rupture de 58,8 kg/cm<2>,
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de 0,76.
EXEMPLE 2 -
On mélange 63 parties en poids de déblais de démolition avec 31 parties en poids de verre, une fraction de ce dernier se trouvant à l'état finement divisé. On ajoute alors 6 parties en poids d'argile figuline plastique et on mélange le tout à sec pendant
1 minute. A ce mélange sec, on ajoute 7 parties en poids d'eau
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persant de l'argile et on mélange le tout à l'état humide pendant
3 minutes. Au terme de ce délai, on coule le mélange par thixotro-pie dans un moule. Au terme du façonnage, on arrête le vibrage et,après 2 heures de séchage, on retire le produit moulé du moule. On place alors ce produit moulé dans un four dont on élève la température jusqu'à 925[deg.]C en 4 heures. Après 2 heures à cette température, on laisse refroidir le four jusqu'à là température ambiante et on retire le produit moulé. Après refroidissement complet, le produit a une résistance à l'écrasement de 949 kg/cm ,
un module de rupture de 105,8 kg/cm<2>, une absorption d'eau de 2,47% et un indice de saturation de 0,45.
EXEMPLE 3 -
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verre comprenant 19 parties en poids d'une fraction passant le tamis à mailles de 0,177 mm. On ajoute
6 parties en poids d'argile figuline plastique et on mélange le tout à sec pendant 1 minute. A ce mélange sec, on ajoute 7 parties en
<EMI ID=22.1>
comme dispersant de l'argile et on mélange le tout à l'état humide pendant 3 minutes. Au terme de ce délai, on coule le mélange
par thixotropie dans un moule. Au terme du façonnage, on arrête le vibrage et, après 2 heures de séchage, on retire le produit moulé du moule. On place alors le produit moulé dans un four dont on élève la température jusqu'à 895[deg.]C en 4 heures. Après 2 heures à cette température, on refroidit le four jusqu'à la température ambiante et on détermine que le produit moulé a une résistance à l'écrasement de 785 kg/cm<2>, un module de rupture de 136,7 kg/cm<2>,
<EMI ID=23.1>
0,56.
Il ressort de manière évidente des exemples ci-dessus que la présente invention permet d'obtenir un matériau de construction cuit ayant des propriétés physiques extrêmement intéressantes. Les propriétés des produits des exemples 1 à 3 sont résumées au tableau ci-après qui permet la comparaison avec les propriétés cor-respondantes d'un béton de haute résistance typique.
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La présente invention permet donc d'obtenir des matériaux de construction argileux très attrayants, durables et économiques présentant des formes déterminées au préalable et apporte de plus une solution à des difficultés écologiques.
Bien que divers modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé de production de matériauxde construction
argileux, caractérisé en ce que:
(a) on façonne une composition particulaire de faible porosité obtenue à partir de particules d'agrégat inerte, comprenant au moins 8% de particules fines d'un verre à la soude et à la chaux et de l'argile figuline, à une forme déterminée au
préalable;
(b) on sèche,puis on cuit la composition particulaire <EMI ID=25.1>
verre à la soude et à la chaux et le laisser s'écouler autour des particules d'agrégat inerte et lier celles-ci et
(c) on laisse refroidir la composition particulaire façonnée.