Procédé d'accélération de la prise et du durcissement des mortiers et bétons. On a déjà proposé de chauffer le béton de ciment Portland en vue d'accélérer son dur cissement. On a constaté cependant que, dés que l'on dépasse 60 à 70 , les résultats obte nus deviennent très irréguliers et, qu'à l'en contre du but recherché, il se produisait par fois des chutes de la résistance, persistant même si l'on remettait le béton dans les condi tions normales. Les raisons de ce phénomène sont inconnues. Jusqu'ici, on n'a pu utiliser le chauffage du béton qu'avec de grandes pré cautions consistant notamment à limiter la température le plus souvent au-dessous de 60 et, en fait, le chauffage du béton jusque vers 100 , en vue d'accélérer la prise et le durcissement ne s'est pas répandu industriel lement.
Par ailleurs, le titulaire du présent brevet a déjà décrit, dans son brevet suisse no 154746, un procédé de traitement du béton par vibra tion et compression associées, qui permet de raccourcir considérablement la durée de prise et de durcissement du béton. i i L'inventeur a déjà indiqué, à la vérité, qu'un chauffage du béton exécuté après le, traitement par vibration et compression don nait des résultats favorables au point de vue de l'accélération de la prise et du durcisse ment.
Toutefois, suivant les idées antérieures de l'inventeur, la température de chauffage était limitée et devait en outre être réglée de manière à éviter la déshydratation du béton en laissant le béton chauffé eu contact avec une atmosphère saturée d'eau, à une température supérieure à la température in térieure du béton, précautions qui nuisaient à la commodité des opérations et à la géné ralisation du procédé, tout en limitant son efficacité.
Or, les recherches effectuées depuis lors par l'inventeur lui ont permis de constater que si la vibration et la compression du béton étaient suffisamment poussées, il était possi ble de soumettre le béton à un chauffage énergique et même très brutal à température élevée, d'au moins<B>90',</B> sans prendre aucune précaution particulière et d'obtenir ainsi une accélération remarquable et constante de la prise et du durcissement du béton, grâce à l'extraordinaire compacité conférée au béton par la vibration et la compression et à la très faible quantité d'eau qui subsiste dans ce dernier.
C'est ce procédé d'accélération de la prise et du durcissement par chauffage énergique d'un mortier ou béton vibré et comprimé qui fait l'objet de la présente invention.
Le chauffage peut être effectué avec de la vapeur d'eau à 100 ou même de la vapeur sous pression à une température supérieure; le mortier ou béton atteint alors très vite, surtout pour les grosses pièces, et moyennant un faible apport de calories extérieures, une température notablement supérieure à celle de la vapeur, du fait de la chaleur de sa réac tion de prise et il durcit à la fois très rapi dement et très régulièrement. Une dureté comparable à celle de bétons ordinaires âgés de six mois péut être ainsi atteinte dans un délai de l'ordre de deux heures, alors que les bétons non vibrés et comprimés, et chauffés de la même manière, n'auraient, au bout de ce. délai, que des résistances médiocres ou nulles et tout au moins très irrégulières.
Dans diverses applications, le béton a été gâché à la consistance dite plastique puis introduit dans des moules soumis à l'action de masses excentrées tournant sur des paliers liés aux moules à des vitesses de l'ordre de 2000 à 6000 tours-minute, pendant un temps va riable suivant le rapport entre la capacité du moule et l'énergie des accélérations produites. Si celles-ci sont suffisantes pour provoquer des déformations élastiques appréciables du moule ou des accélérations d'un ordre supé rieur à la pesanteur, quelques minutes de vi brations peuvent suffire. Si l'intensité des vibrations est moindre, il peut y avoir intérêt à les prolonger voire jusqu'à une heure.
La pression peut varier de 5 à 100 kg ou même plus par cm. On peut même utiliser des pressions plus faibles à condition de pro longer leur action, et pour les pressions très basses, de maintenir la vibration pendant l'application de la pression. On peut alors descendre à des pressions de l'ordre de quel ques centaines de grammes par cm@. Il est d'ailleurs évident que ce phénomène utilisé suivant l'invention n'est pas discontinu; il y a amélioration progressive des durcissements et de leur régularité, au fur et à mesure que l'on réduit la quantité d'eau contenue dans le béton par vibration et compression associées.
La durée de la compression avant .chauffage peut varier de une à trente minutes, suivant son énergie, l'épaisseur des pièces et la faci lité avec laquelle le moule laisse évacuer l'eau.
Après cette compression, le béton, à l'ori gine plastique, a acquis, avant tout commen cement de prise, une dureté remarquable, bien supérieure à celle que l'on pourrait obtenir par la compression d'un béton sec, même asso ciée à une vibration. Le béton contient moins d'eau que s'il avait été gâché sec puis com primé, et il semblerait qu'il doive souffrir de la déshydratation que l'on observait jusqu'à présent quand on chauffait le béton. L'inven teur a constaté qu'il n'en était rien; cette petite quantité d'eau lui étant énergiquement associée du fait de sa compacité qui le rend très peu perméable à l'eau même sous forme de vapeur.
Le béton peut alors être chauffé très brutalement et mis en contact avec de la vapeur à 100 et plus et, surtout, on peut laisser sa température s'élever au-dessus de la température du milieu ambiant par l'effet de la chaleur de prise du ciment, sans nuire à la régularité et à la qualité des durcissements.
Les fig. 1 à 6 du dessin annexé sont des vues, en coupe partielle, de moules à béton munis de dispositifs de circulation pour la vapeur de chauffage.
On fera, par exemple, circuler de la vapeur contre des parois de moule conductrices de la chaleur, soit que ces parois soient noyées dans la vapeur, sous protection d'une enveloppe extérieure suffisamment étanche et calorifuge, soit qu'elles soient munies de conduits spé ciaux pour le passage de la vapeur. Ainsi, on pourra constituer le moule par des tôles 1 et profilés 2 (fig. 1) reliés par des soudures 3 de façon à former des canaux recevant 1Q. vapeur. La vapeur peut n'être en contact qu'avec une partie du moule ou coffrage, la transmission de la chaleur ayant lieu, par conduction, par la paroi.
On peut aussi envisager l'emploi de moules peu conducteurs de la chaleur tels que des moules en béton la (fig. 2 à 4) en les revê tant, sur leur face en regard du béton à chauf fer, de tôles 4, laissant, entre elles et la paroi en béton du moule, des interstices 5 suffi sants pour l'arrivée de la vapeur, grâce à des creux ou à des rainures réservés dans le béton (fig. \?) ou à des éléments interposés 6 (fig. 3 et 4) qui ont l'avantage d'empêcher le moule en béton rigide d'amortir la vibration du béton frais en contact avec lui, pendant le traitement par vibration. Des moules en bois peuvent aussi être employés en les revêtant,
du côté intérieur, d'éléments métalliques creux, formés par exemple de deux tôles 7 et 8 séparées par des éléments 9 réservant des vides où peut circuler la vapeur (fig. 5).
Dans les applications où le chauffage du béton, par l'extérieur, rencontre des difficul tés, on peut avoir recours à un chauffage, par l'intérieur, du béton, par tout moyen connu, par exemple à l'aide de résistances électriques. Le cas échéant, celles-ci seront constituées par les armatures elles-mêmes. On peut aussi en voyer de la vapeur dans des cavités ou ca naux ménagés dans le béton, comme indiqué en 10 sur la fig. 6. Des mandrins extensibles, employés pour la compression du béton, peu vent être munis de tubulures ou canaux de circulation de vapeur et, dans certains cas, il sera possible d'envoyer directement la vapeur de chauffage dans les cavités laissées dans le béton après enlèvement des mandrins, à la fin de la phase de compression.
Il va d'ailleurs de soi que ces indications ne sont données qu'à titre d'exemples non limitatifs, et que tout ce qui est dit à propos de béton concerne aussi les mortiers.
Quels que soient les moyens de chauffage. employés., il y aura intérêt à empêcher la déperdition de la chaleur par des enveloppes calorifuges.
L'invention est applicable aux ciments de laitier ou comportant des additions de laitier dont le temps. de prise et de durcissement est, comme on le sait, relativement long dans les conditions ordinaires.
On obtient, à la vérité, un temps de prise un peu plus long que celui constaté avec les ciments de Portland traités par le procédé, mais le grain relatif est néanmoins supérieur, car la prise des ciments de laitier abandonnés à eux-mêmes est beaucoup plus lente que celle des Portland.
Le titulaire du brevet a constaté, en par ticulier, dans des expériences, que des ciments de laitier vibrés, comprimés et chauffés comme il a été décrit ci-dessus, présentaient, au bout de 4 à 5 heures, une résistance de l'ordre de<B>150</B> à 175 kg/cm.
Process for accelerating the setting and hardening of mortars and concrete. It has already been proposed to heat Portland cement concrete in order to accelerate its hardening. It has been observed, however, that, as soon as we exceed 60 to 70, the results obtained become very irregular and, against the desired goal, there were sometimes drops in resistance, persisting even if the concrete was returned to normal conditions. The reasons for this phenomenon are unknown. Until now, concrete heating has only been used with great precautions, consisting in particular of limiting the temperature most often below 60 and, in fact, heating the concrete to around 100, with a view to to accelerate the setting and the hardening has not spread industrially.
Furthermore, the holder of the present patent has already described, in his Swiss patent No. 154746, a process for treating concrete by associated vibration and compression, which makes it possible to considerably shorten the setting and hardening time of the concrete. It is true that the inventor has already indicated that a heating of the concrete carried out after the treatment by vibration and compression gives favorable results from the point of view of the acceleration of setting and hardening.
However, according to the prior ideas of the inventor, the heating temperature was limited and had to be further adjusted so as to avoid dehydration of the concrete by leaving the heated concrete in contact with an atmosphere saturated with water, at a higher temperature. at the internal temperature of the concrete, precautions which impaired the convenience of the operations and the generalization of the process, while limiting its effectiveness.
However, the research carried out since then by the inventor has enabled him to observe that if the vibration and compression of the concrete were sufficiently high, it was possible to subject the concrete to energetic and even very brutal heating at high temperature, d 'at least <B> 90', </B> without taking any special precautions and thus obtain a remarkable and constant acceleration of the setting and hardening of the concrete, thanks to the extraordinary compactness conferred on the concrete by the vibration and compression and the very small amount of water that remains in the latter.
It is this process of accelerating setting and hardening by energetic heating of a vibrated and compressed mortar or concrete which is the subject of the present invention.
Heating can be carried out with steam at 100 or even steam under pressure at a higher temperature; the mortar or concrete then reaches very quickly, especially for large pieces, and with a low input of external calories, a temperature notably higher than that of steam, due to the heat of its setting reaction and it hardens in the times very quickly and very regularly. A hardness comparable to that of ordinary concrete six months old can thus be reached within a period of the order of two hours, whereas concrete not vibrated and compressed, and heated in the same way, would not have, after this. delay, only mediocre resistance or zero and at least very irregular.
In various applications, the concrete has been mixed to the so-called plastic consistency then introduced into molds subjected to the action of eccentric masses rotating on bearings linked to the molds at speeds of the order of 2000 to 6000 revolutions per minute, for a variable time depending on the ratio between the capacity of the mold and the energy of the accelerations produced. If these are sufficient to cause appreciable elastic deformations of the mold or accelerations of an order greater than gravity, a few minutes of vibration may suffice. If the intensity of the vibrations is less, it may be advantageous to prolong them or even up to an hour.
The pressure can vary from 5 to 100 kg or even more per cm. Lower pressures can even be used as long as their action is prolonged, and for very low pressures, the vibration is maintained while the pressure is applied. We can then go down to pressures of the order of a few hundred grams per cm @. It is moreover evident that this phenomenon used according to the invention is not discontinuous; there is a gradual improvement in hardening and their regularity, as the quantity of water contained in the concrete is reduced by associated vibration and compression.
The duration of the compression before heating can vary from one to thirty minutes, depending on its energy, the thickness of the parts and the ease with which the mold lets the water evacuate.
After this compression, the concrete, of plastic origin, acquired, before any start of setting, a remarkable hardness, much greater than that which could be obtained by compressing dry concrete, even when combined. to a vibration. Concrete contains less water than if it had been mixed dry and then compressed, and it would appear that it must suffer from the dehydration that has been observed until now when the concrete is heated. The inventor noted that this was not the case; this small quantity of water being energetically associated with it because of its compactness which makes it very poorly permeable to water even in the form of vapor.
The concrete can then be heated very suddenly and brought into contact with steam at 100 or more and, above all, its temperature can be allowed to rise above the temperature of the ambient environment by the effect of the setting heat. cement, without affecting the regularity and quality of the hardening.
Figs. 1 to 6 of the accompanying drawing are views, in partial section, of concrete molds provided with circulation devices for heating steam.
For example, steam will be made to circulate against heat-conducting mold walls, either that these walls are submerged in the steam, under the protection of a sufficiently sealed and heat-insulating outer casing, or that they are provided with conduits. special for the passage of steam. Thus, the mold can be formed by sheets 1 and profiles 2 (Fig. 1) connected by welds 3 so as to form channels receiving 1Q. steam. The steam may only be in contact with a part of the mold or formwork, the transmission of heat taking place, by conduction, through the wall.
It is also possible to envisage the use of molds which are not very conductive of heat such as concrete molds 1a (fig. 2 to 4) by coating them, on their face facing the hot-iron concrete, with sheets 4, leaving, between them and the concrete wall of the mold, gaps 5 sufficient for the arrival of the steam, thanks to hollows or grooves reserved in the concrete (fig. \?) or to interposed elements 6 (fig. 3 and 4) which have the advantage of preventing the rigid concrete mold from damping the vibration of the fresh concrete in contact with it, during the vibration treatment. Wooden molds can also be used by coating them,
on the inside, hollow metal elements, formed for example of two sheets 7 and 8 separated by elements 9 reserving voids where the steam can circulate (fig. 5).
In applications where the heating of the concrete, from the outside, encounters difficulties, it is possible to have recourse to heating, from the inside, of the concrete, by any known means, for example using electrical resistors. Where appropriate, these will be formed by the reinforcements themselves. Steam can also be seen in cavities or channels made in the concrete, as indicated at 10 in fig. 6. Extendable mandrels, used for compressing concrete, may be fitted with pipes or channels for steam circulation and, in some cases, it will be possible to send the heating steam directly into the cavities left in the concrete afterwards. removal of the mandrels, at the end of the compression phase.
It goes without saying that these indications are given only as non-limiting examples, and that everything that is said about concrete also concerns mortars.
Whatever the means of heating. employees., it will be beneficial to prevent the loss of heat by heat-insulating envelopes.
The invention is applicable to slag cements or cements comprising additions of slag whose time. setting and hardening is, as is known, relatively long under ordinary conditions.
In fact, a slightly longer setting time is obtained than that observed with Portland cements treated by the process, but the relative grain is nevertheless greater, since the setting of slag cements left to themselves is much slower than that of Portland.
The patentee has observed, in particular, in experiments, that slag cements vibrated, compressed and heated as described above, exhibited, after 4 to 5 hours, a resistance of the order of from <B> 150 </B> to 175 kg / cm.