Corps composite On connait un grand nombre de compositions minérales, telles que verre<B>de</B> Chine, poteries, porce- laine, terres, cuites, plâtres, ciments et produits déri vés de la lave, terres de diatomées, terres à foulon et substances analogues.
Ces compositions peuvent contenir différentes substances de remplissage organiques et inorgani ques. Ces matières de remplissage sont ajoutées Prinr- cipalement dans le but d'améliorer la résistance et les caractéristiques d'isolement acoustique ainsi que les caractéristiques thermiques.
Lorsque dru ciment est utilisé, par exemple tel que celui employé comme matériau de construction, particulièrement pour l'extérieur des bâtiments, les caractéristiques, de durée et de faible transfert de la chaleur sont hautement désirables. Les caractérisai ques d'isolement du plâtre et du ciment ne sont pas toujours désirables cependant,
particulièrement lors que le matériau est utilisé pour les murs intérieurs et pour les planchers<B>de</B> bâtiments et qui comportent, enfouis dans le matériau, des tubes ou des serpentins pour le chauffage et/ou pour le refroidissement. Au lieu de cela, un plâtre ou ciment durable et con ducteur de la chaleur est nécessaire.
L'invention se propose notamment d'obvier à cet inconvénient des compositions minérales. connues. Elle a pour objet un corps composite, comprenant une masse solide minérale cohésive, pratiquement inerte et thermiquement isolante,
caractérisé en ce qu'une masse de filaments métalliques allongés inter rompus est dispersée en distribution pratiquement isotropique dans au moins une partie de la masse solide,
lesdits filaments étant de longueur telle qu'ils puissent s'étendre autour de particules de grosseur maximum dans la masse solide et au-delà d'extré mités opposées desdites particules, et étant de lon- gueur maximum d'environ huit fois le diamètre des- dites particules,
leur quantité étant propre à provo quer un accroissement uniforme de la conductibilité thermique et électrique de ladite partie<B>dé</B> la masse solide. Les filaments métalliques peuvent être fournis par le procédé décrit dans le brevet N 350428.
Lorsqu'on inclut de telles, fibres métalliques pendant le mélange de la composition, des chemins multiples continus ou semi-continus sont formés.
dans la masse solide d'où il résulte que l'énergie thermique ou électrique est efficacement transportée d'un point à un autre le long des lieux constitués. par les fibres. Les fibres métalliques peuvent être mélangées avec la composition minérale à une étape quelconque de la production.
Elles remplacent souvent un certain pourcentage de sable dans le mélange. Ainsi, un corps composite à base de ciment comprend un rap port convenable de fibres et de sable.
Le rapport fibres-sable dépend notamment de 1a structure du mélange de base, du métal utilisé, des dimensions du produit final et de son emploi. Les fibres métal- liques discontinues se trouvent disposées d'une façon non orientée ou dans des. réseaux constitués au hasard, mais de façon homogène dans l'ensemble die 1a structure.
La conductibilité électrique accrue du corps composite le rend susceptible d'être utilisé dans d'es opérations industrielles où il est employé comme <B>élé-</B> ment chauffant. Il peut aussi être utilisé comme matériau servant d'écran contre les ondes
électro- magnétiques, de télécommunications ou de radar. Grâce à son pouvoir de laisser s'échapper l'électricité statique, il peut être utilisé pour constituer des sols de garages. De préférence, les fibres métalliques ont un dia mètre égal ou inférieur à 0,5 mm et une longueur maximum de l'ordre de 5 cm.
N'importe quel métal solide peut âtre utilisé pour constituer les fibres métalliques, en tenant compte de la composition chimique de la matrice.
Pour obte nir une bonne conductibilité électrique ainsi qu'une bonne conductibilité thermique, des métaux tels que l'étain, le cuivre, l'aluminium, le fer, le nickel et leurs, alliages sont particulièrement convenables. Pré- férablement,
l'aluminium ou un métal au-dessous dé lui dans. la série des forces électromotrices est utilisé.
La composition contenant des fibres de métal peut être utilisée comme revêtement ou elle peut être utilisée pour être employée pour revêtir ou pour mouler des tuiles et des briques ou pour être versée dans des, formes temporaires pour fabriquer des structures de n'importe quel type.
A titre d'exemple, an a confectionné des briques normalisées d'épaisseur variable, et on a procédé à diverses mesures. Plusieurs mortiers ont été réalisés avec un rap port de ciment au sable de 1 à 2,5.
Lorsqu'un. agrégat a été utilisé, le rapport ciment, sable et agrégat était de 1 :2:4. On a employé environ 16 litres d'eau par sac de ciment pesant environ 43 kg et demi pour faire le mélange. Des fibres d'aluminium de 0,79 mm à 0,
38 mm de lar geur pour une longueur d'environ 250 mm ont été ajoutées vers la fin du malaxage et ont remplacé une partie du sable dans les rapports indiqués ci- dessus.
Après moulage de la brique dans une forme en bois, la brique a été séchée pendant deux semaines avant d'être soumise aux essais. L'essai de la con- ductibilité thermique des briques a été effectué en chauffant les briques avec un bec Bunsen.
La quan tité de chaleur transmise à travers les briques a été mesurée par l'élévation de température de 750 cm3 d'eau placés sur le côté opposé de la brique.
Les mesures de température ont été faites à intervalles d'environ 45 minutes. A partir de ces mesures, la conductibilité thermique (k) de chaque brique a été calculée. Le taux de transmission de chaleur (c)
a été exprimé sous la forme suivante
EMI0002.0084
dans laquelle dt est la différentielle de température entre les plans parallèles, ds, l'épaisseur, et A l'aire de la section transversale de la brique où la mesure a été effectuée.
Le tableau I montre les résultats lorsque les épaisseurs de brique sont mesurées en fraction de 2 cm 1/2 et une valeur de k est évaluée en calories par seconde et par degré centigrade par cm.
Les résultats obtenus sont les suivants
EMI0002.0101
Tableau <SEP> I
<tb> <I>Conductibilités <SEP> thermiques <SEP> de <SEP> briques <SEP> de <SEP> ciment</I>
<tb> <I>remplies <SEP> de <SEP> fibres <SEP> d'aluminium</I>
<tb> Conductibilité
<tb> No <SEP> de <SEP> % <SEP> d'aluminium <SEP> Epaisseur <SEP> thermique
<tb> la <SEP> brique <SEP> en <SEP> volume <SEP> de <SEP> la <SEP> brique <SEP> k <SEP> X <SEP> 10-3
<tb> 1 <SEP> 15 <SEP> 70 <SEP> mm <SEP> 3,85
<tb> 2 <SEP> 0 <SEP> 43 <SEP> mm <SEP> 2,83
<tb> 3 <SEP> 0 <SEP> 27 <SEP> mm <SEP> 3,35
<tb> 4 <SEP> 2 <SEP> 32 <SEP> mm <SEP> 3,6 Comme montré dans le tableau I,
les briques contenant des fibres d'aluminium ont donné une conductibilité thermique de 10 à 33,% plus élevée que celles ne contenant pas de ces fibres, à savoir les briques 2 et 3.
A titre de comparaison, un ciment ordinaire a, une conductibilité <I>de 0,7 X</I> 10-3 cal/ sec/"C/cm et l'aluminium ordinaire seul a une con- ductibilité thermique d'environ 490,0X 10-3 cal/sec/ C/cm. Comme montré dans le tableau I, cependant, des.
briques d, ciment ont donné des conductibilités comprises entre 2,83 et 3,85 X 10-3 cal/sec/OC/cm dans la gamme comprise entre 1 et 15 % de con- tenu en fibres d'aluminium. Il est également clair que l'importance de la
conductibilité thermique de chaque brique dépend de façon importante de la quantité de fibres d'aluminium présentes dans cha que brique et même les différences dans l'épaisseur des briques, c'est-à-dire que les valeurs ds et, par suite, les valeurs de la constante A aussi,
peuvent être considérées comme favorisant les échantillons de briques qui ne possèdent pas de remplissage de fibres d'aluminium. Le tableau Il donné plus loin représente les augmentations notables de la conduc- tibilité thermique résultant de 1a diminution
corres- pondante de la chaleur spécifique produite par l'ad- dition de fibres d'aluminium à un ciment et à des mélanges de ciment dans lia gamme comprise entre 0 et 15 % en volume de fibres d'aluminium. Com-
me dans le tableau I, des exemples de mélanges de ciments ne comportant pas de fibres d'aluminium ajoutées sont inclus. de façon à illustrer les basses conductibilités qui sont ordinairement caractéristi ques des mélanges die la technique antérieure.
Dans le tableau 1I, les colonnes 1 et 2 montrent des rap- ports d'aluminium et de sable et de ciment dans un mélange d'agrégat respectivement. La colonne 3 représente la chaleur spécifique en calbries par gram me.
Les densités sont portées, dans lia colbnne 4, en kg/m3. La colonne 5 montre le pourcentage en volu me des fibres d'aluminium et, dans la colonne 6, on a représenté la conductibilité thermique en calories par seconde,
par degré centigrade et par centimètre. Les échantillons d'essai ont été découpés sous forme d'échantillons de mêmes dimensions.
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Tableau <SEP> II
<tb> <I>Conductibilité <SEP> de <SEP> briques <SEP> de <SEP> ciment <SEP> contenant <SEP> des <SEP> fibres <SEP> d'aluminium</I>
<tb> <I>en <SEP> des <SEP> quantités <SEP> proportionnelles <SEP> au <SEP> contenu <SEP> en <SEP> sable</I>
<tb> 1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5 <SEP> 6
<tb> Agrégat
<tb> Aluminium <SEP> Ciment <SEP> Chaleur <SEP> Densité <SEP> % <SEP> en <SEP> volume <SEP> Conductibilité
<tb> <U>sable</U> <SEP> Sable <SEP> spécifique <SEP> en <SEP> kg/m3 <SEP> d'aluminium <SEP> X <SEP> 10-3
<tb> 0/100 <SEP> Ciment <SEP> seul <SEP> 0,
270 <SEP> 0 <SEP> 0,7
<tb> 0/100 <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 0 <SEP> 0,261 <SEP> 0 <SEP> 1,8
<tb> 0/100 <SEP> 1:2:2 <SEP> 0,250 <SEP> 2130 <SEP> 0 <SEP> .2,1
<tb> Aluminium <SEP> seul <SEP> 0,224 <SEP> 2697,6 <SEP> 100 <SEP> 530,0
<tb> 25/100 <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 2 <SEP> : <SEP> 3 <SEP> 0,241 <SEP> 4,67 <SEP> 4,0
<tb> 50/50 <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 2 <SEP> :
<SEP> 2 <SEP> 0,231 <SEP> 2256 <SEP> 10,0 <SEP> 8,0
<tb> 50/50 <SEP> 1:3:0 <SEP> 0,233 <SEP> 2304 <SEP> 12,5 <SEP> 17,1 Bien que les. mélanges de ciment représentés ici dans la gamme die 0 - 15 % en volume de fibres d'aluminium soient employés,
on doit bien compren ire que l'on risque d'augmenter la conductibilité de la masse solidifiée et ceci pour augmenter le volume relatif de fibres métalliques dans 1a masse.
De plus, comme indiqué précédemment, d'autres fibres métal liques peuvent être utilisées, et un autre moyen d'augmenter la conductibilité d'une masse de ciment est d'utiliser un métal ayant une conductibilité plus élevée. Il est possible aussi d'augmenter la conduc- tibilité en réduisant les dimensions maxima die l'agrégat.
Des variations dans lia conductibilité pro duites par ces changements ne sont cependant pas linéaires, étant donné que les fibres se trouvent dans des positions discontinues.
En incorporant des fibres d'aluminium dans un mélange humide de ciment basique ou un mélange de cament, il en résulte une tendance à une attaque chimique des surfaces d'aluminium. Une telle ten dance peut être attendue en raison des valeurs éle vées des pH en présence. Avec l'oxydation de lia surface des fibres, l'hydrogène, sous la forme de bulles, peut se produire et sortir du mélange.
Des moyens pour contrecarrer ou réduise la formation de bulles dans, le ciment ou dans le mélange sont cependant utilisables. Par exemple, un matériau hygroscopique tel que le chlorure de calcium peut être ajouté au mélange basique à l'avance, ce qui donne une bonne prise du mélange en résultant. En addition,
d'autres moyens pour réduire le contenu en eau du mélange suivi par l'addition de la fibre d'aluminium après que l'eau a été ajoutée au mélan ge peuvent être utilisés.
Une autre manière d'empêcher la formation de bulles dans le mélange et d'éviter l'attaque chimique met en couvre le prétraitement des fibres d'alumi nium avant de les incorporer dans le mélange et ce traitement comprend le fait de .plonger ces fibres dans un matériau liquide tel qu'une résine plastique ou une paraffine liquide qui peut aussi laisser un revêtement de protection solide
sur les fibres pour les mettre sous écran contre la réaction avec un mélange à pH plus élevé. On peut aussi utiliser un matériau moins réactif, tel que le cuivre ou de l'acier inoxydable, lequel ne réagira pas au point de ne pas provoquer la formation de bulles. Il est clair que, pour chaque métal utilisé,
il -existe un diamètre de fibres minimum en dessous duquel les fibres risquent de se désintégrer sous la forme d'oxyde dans le mélange.
Les fibres métalliques peuvent être confinées à l'intérieur de la masse, au moins une des couches en surface de la masse étant libre de fibres métalli ques. Un tel produit est utile lorsqu'on ne désire pas que les fibres se voient dans la surface exposée.
Les fibres métalliques peuvent, par contre, être con finées dans au moins une des couches superficielles du corps composite alors que la masse principale est libre de toutes fibres. Ainsi, le corps composite est thermiquement ou électriquement conducteur dans une partie seulement, alors qu'il est non conducteur dans,
une autre partie. La différenciation du contenu en fibres peut être obtenue par le traitement sélectif de la surface ou en versant le produit.