Procédé de préparation de béton vibré à hante résistance, à prise normale et à durcissement rapide. Normalement, la préparation du béton, c'est-à-dire du mélange de gravier, de sable, (le ciment et d'eau, se fait à la main ou de préférence au moyen d'une malaxeuse.
Pour donner à la masse ainsi produite une fluidité suffisante lui permettant d'être maniée sans difficulté et de prendre la forme désirée en assurant le remplissage total des moules ou des coffrages dans lesquels elle est coulée, il a toujours été nécessaire d'utiliser pour cette préparation une quantité d'eau notablement supérieure à celle qui est strictement indis pensable pour produire les transformations chimiques présidant à la prise -du ciment et au durcissement du béton. Cette quantité d'eau est actuellement définie par le rapport
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du poids de l'eau à celui du ciment.
On sait que l'excès .d'eau est nuisible à la bonne qualité -du béton, de même que l'excès de ciment. Il est également connu que la résis tance du béton est d'autant plus grande que sa compacité est plus parfaite. En pratique, divers facteurs contribuent à diminuer la compacité de la masse et l'empêchent de rem plir correctement les moules, surtout lorsque ceux-ci contiennent -des armatures.
Pour re médier à ces inconvénients, on a. cherché à augmenter la compacité du béton après sa mise en place en le traitant par des secousses. On peut, par exemple, secouer les coffrages, mais ce procédé présente le gros inconvénient d'exiger une énergie très. grande, absorbée en majeure partie par le coffrage lui-même, et qui ne se communique au béton qu'à une très faible profondeur lorsqu'il est peu mouillé.
On peut aussi introduire dans la masse du béton -des appareils vibrateurs de formes di verses, dit pervibrateurs; mais ici également les vibrations ne se transmettent que dans le voisinage -du vibrateur et, lorsqu'on retire ce dernier, on crée dans la masse, à l'endroit où il était enfoncé, une cavité qui se remplit mal, ou essentiellement de laitance, et y constitue de ce fait un point faible. On peut aussi sou mettre à la vibration le moule avec la- masse qu'il contient, mais l'application de ce procédé est limitée aux petits objets moulés d'avance.
On a également imaginé de vibrer le béton en le comprimant simultanément pour en expulser l'eau en excès. Toutefois, on a cons taté que la mise en #uvre du béton par vibra tion ne permet d'éliminer pratiquement qu'une faible partie de l'excès d'eau de gâchage et que la vibration ne confère pas au béton des propriétés spéciale, même en augmentant le dosage ou en réduisant la quantité d'eau de gâchage au strict minimum.
Et comme déduc tion de l'ensemble des recherches faites sur l'effet des procédés de vibration connus, pu bliées dans la littérature par des autorités uni versellement reconnues, on arrive à la conclu sion qu'il semble que pour chaque nature et granulation du ballast, il ne convienne pas de réduire la quantité d'eau de gâchage au delà d'une certaine limite, même si les procédés le mise en rouvre permettent encore d'obtenir un béton très compact.
A l'appui de cette conclusion, on cite dans la littérature l'expé rience de laboratoire précise suivante: Avec un béton de la composition de 300 kg de ci ment Portland du poids spécifique 3,07 et 1950 kg de ballast de 0,1-30 mm, de poids spécifique de 2,65, avec la composition gra- nulométrique du mélange selon la formule de Bolomey
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dans laquelle d est le diamètre minimum des grains du ballast, la diminution du dosage en eau de 129 litres à 111 litres, malgré un traitement par vibra tion, et même vibration et compression simul tanées, prolongés jusqu'à compacité complète, n'a pas amené une augmentation de la résis tance. Une diminution du dosage en eau encore plus prononcée a toujours été même nuisible.
Ainsi, l'optimum selon les procédés par vibration connus est déterminé. La limite se trouve, avec la composition granulométri- que indiquée, vers 129 litres d'eau. Une aug mentation du dosage en eau avec la même composition granulométrique provoque un abaissement de la résistance, une diminution est reconnue comme inutile et nuisible. Dans la pratique, selon l'état actuel de la technique, et consigné dans la littérature, l'optimum du dosage en eau est même supérieur à celui indiqué ci-dessus pour des raisons secondaires, par exemple lorsqu'il s'agit de l'application de pervibrateurs.
Tenant compte de toutes les constatation et déductions énoncées ci-dessus. le procédé formant l'objet de la présente invention pré voit qu'à un moment quelconque de la chaîne des opérations depuis le malaxage des maté riaux secs jusqu'à et y compris la mise en place dans les moules et coffrages, l'action exercée par les vibrations sur une partie au moins de la matière constituant le béton est. telle qu'elle l'amène à l'état thixotropique.
Précisons que par thixotropie, au sens de la présente description, il faut entendre la propriété qu'ont les gels (solutions colloïdales figées) de se mettre en état de solution sous l'influence de l'agitation mécanique et de re prendre leur consistance figée après cessation du mouvement, et cela. en un temps dont la durée, en cas de répétition de l'opération, va en diminuant d'une fois à la. suivante. Ce der nier phénomène provenant du fait. que le pas sage par cet état intensifie de plus en plus les réactions chimiques.
Le durcissement se fera donc d'autant plus rapidement que l'on répé tera l'opération plus souvent dans un espace de temps plus court, tandis qu'en cas de trai tements espacés, l'état thixotropique peut, au contraire, être obtenu à nouveau plusieurs heures après la première opération de mise en place du béton (on a observé jusqu'à 9 heures à la température de 20 C avec. du ciment Portland normal), soit à un moment où jus qu'ici on avait coutume de le considérer comme ayant fait sa prise. Loin de nuire à la qualité du produit obtenu, un tel traitement en augmente la résistance finale au delà. des valeurs normales.
L'état thixotropique, caractérisé par la liquéfaction des solutions colloïdales figées qui se trouvent dans le béton frais mais sec est un phénomène indépendant de l'observa tion macroscopique de la mobilité des gros graiizs de sable et graviers du béton mis en mouvement par des secousses ou vibrations leur permettant de répondre à l'action de la pesanteur et, de ce fait, de se tasser en cou lant. Cette mobilité des gros grains, supé rieurs à 0,2 mm, s'obtient dans tous les cas de vibration ou secousses violentes, même dans les bétons secs.
Mais si elle n'est pas accompagnée de la thixotropie engendrée par le mouvement relatif des uns par rapport aux autres, des suspensions ultra-fines dans un milieu très sec et des grains fins, on n'obtient que des bétons de la qualité qui correspond au plus à celle de l'exemple cité avec 129 litres d'eau, et répondant aux prévisions normales calculables selon les méthodes connues pour ce dosage. Par contre, l'effet requis par le pré sent procédé s'obtient à partir d'un certain degré de sécheresse des bétons, c'est-à-dire dans ceux dans lesquels les parties colloïdales se trouvent à l'état suffisamment figé.
La pratique a permis d'établir que l'utilité du présent procédé devient apparente, par exem ple avec un dosage en eau de 120 litres, mais de préférence inférieur, dans le cas d'agrégats roulés pour 300 kg de ciment et 1950 kg de ballast du poids spécifique de 2,65, le mé lange ciment-ballast étant gradué suivant la formule de Bolomey
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Si les agrégats sont concassés, le dosage en eau doit pour le même exemple rester inférieur à 145 litres par mètre cube de béton en place.
Il est évident que cette limite supérieure indi quée du dosage en eau se déplace vers le haut lorsque la forme des agrégats ou la composi tion granulométrique du mélange impliquent une surface supérieure des grains, et par cela un dosage en eau proportionnellement plus grand, ou inversement, lorsque par la compo sition granulométrique, avec des grains de gravier plus grands la surface des agrégats devient plus petite par unité de volume, la limite maximale du dosage en eau est dépla cée proportionnellement vers le bas. Plusieurs méthodes d'évaluation, au moyen de tamisage des agrégats, sont connues et d'écrites dans la littérature.
D'excellents résultats out été ob- tenus avec des bétons notablement plus secs, donnant particulièrement des résistances éton nantes à la flexion, définitivement acquises par le manque de retrait qui est caractéristi que au béton obtenu par le présent procédé.
La matière qui doit être amenée à l'état thixotropique est soumise à des vibrations de préférence de fréquence élevée, soit sonores, ou même ultrasonores, tandis que l'ampli tude peut être faible. La matière peut être vibrée dans un récipient dont au moins une partie de la paroi est mobile, cette partie étant soumise à une légère pression de ma nière que la matière avec laquelle elle est en contact ne puisse pas s'en détacher.
On évite ainsi la dislocation des éléments et on obtient malgré une quantité d'eau notablement infé rieure à celle que nécessitent les autres mé thodes employées aujourd'hui, une pâte onc- tueuse qui se fige de plus en plus rapidement dès que cessent les vibrations engendrant l'état thixotropique. Ces vibrations peuvent en particulier être transmises à la masse par l'in termédiaire de la partie mobile du récipient q ni la contient. Elles pourraient aussi l'être par l'intermédiaire d'un fluide, par exemple pneumatiquement, la matière à traiter étant également placée dans un récipient fermé.
De préférence,,on soumet à ce traitement, préliminairement, uniquement les parties fines du béton (eau, ciment, poudre de pierre, sable fin,). Dans une malageuse, cette pâte liante peut se mélanger facilement au sable et au gravier qui peut être constitué aussi bien par la gamme complète que par une partie seulement des grains, par exemple les plus gros..
La masse ainsi formée est introduite dans les moules ou coffrages où elle peut être à nouveau soumise à des vibrations d'une fré quence supérieure à 5000 vibrations par mi nute par exemple, pour qu'elle prenne sa place et acquière une grande compacité.
Cette réali sation du procédé économise l'énergie et l'ou tillage puisqu'elle consiste à ne soumettre à des vibrations engendrant l'état thixotropi- que qu'une partie seulement dé la. matière totale. Cet état peut en particulier être pro voqué préal_ablemeut dans une machine cou-s- truite spécialement dans ce but, de manière à obtenir le meilleur état possible de la pâle:
on compenserait ainsi le fait que la vibration dans les moules ou coffrages se fait nécessai rement en pratique dans de moins bonnes con ditions que dans une machine conçue et cons truite à cet effet.
Pour que la vibration en moule ou en cof frage puisse se faire dans de bonnes condi tions, c'est-à-dire pour que toute la masse soit vibrée uniformément jusqu'à l'obtention de l'état thixotropique, il est avantageux d'agir seulement sur des couches relativement minces traitées successivement, et constituant ensuite un corps homogène de l'épaisseur désirée.
Le procédé peut aussi être appliqué son, une autre forme amenant à l'état thixotro- pique préalable une plus grande partie ou même la totalité des matériaux à un moment quelconque de la fabrication. Cette manière présente par rapport à la précédente l'incon vénient d'une dépense d'énergie plus grande puisqu'on agit sur une masse plus importante.
Pour pouvoir appliquer le procédé à la préparation continue du béton, la masse des matières à traiter peut être amenée à l'état thixotropique dans un conduit, par exemple une trémie dont elle remplit la section sur au moins une partie de sa longueur en la traver sant.
Le béton préparé suivant le procédé décrit se distingue d'un béton ordinaire par une structure beaucoup plus compacte, visible an microscope, et dans certains cas même à l'#il nu.
Le procédé décrit ci-dessus permet d'uti liser une quantité d'eau notablement moindre que c'est le cas aujourd'hui, tout en conser vant au béton une grande plasticité. Ce fait nouveau, non seulement ne diminue pas les qualités du béton, mais lui en donne d'excep tionnelles au point de vue de la rapidité du durcissement, de la diminution du retrait, et même de la résistance finale.
Ainsi, on a pu réaliser par exemple des bétons au dosage de 100 kg de ciment Portland par mètre cule comprenant des agrégats roulés de 0,1 à 30 mm, gâchés avec une quantité d'eau cor- respondant à 78 litres par mètre cube et qui ont donné à deux jours une résistance de 260 kg/cm2 à la compression et 40.5 kg/cm2 à la flexion; avec 300 kg de ciment Portland par mètre cube et 84 litres d'eau, à deux jours, 683 kg/em2 à la compression et 81 kg/cm2 à la flexion; avec 450 kg de ciment Portland par mètre cube et 100 litres d'eau, à deux jours, 850 kg/cm2 à la compression et 121 kg/cm2 à la flexion:
ce dernier béton a mon tré à 7 jours une résistance de 948 kg/cm' à la compression et 138 kg/cm2 à la flexion.
Un avantage notable du procédé décrit consiste dans le fait qu'il agit également sur des liants hydrauliques à faible dégagement de chaleur tels que pouzzolane mélangée à de la chaux, ou ciment de hauts-fourneaux, et dont la lenteur de durcissement est souvent un obstacle pour leur emploi, malgré leur prix réduit.
Des essais de résistances comparatifs avec c des q ciments de hauts-fourneaux ont donné les résultats suivants à la compression:
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Age: <SEP> Procédé-, <SEP> eonnns: <SEP> Procédé, <SEP> décrit:
<tb> 2 <SEP> jours <SEP> 123 <SEP> kg/cm' <SEP> 440 <SEP> kg/cm'
<tb> 7 <SEP> " <SEP> 240 <SEP> 640 <SEP> "
<tb> 28 <SEP> " <SEP> 350 <SEP> 780 <SEP> " Dans le cas de béton armé. l'adhérence du ss béton aux aciers et la coopération avec les armatures sont excellentes par suite du re trait remarquablement faible.