Procédé de-fabrication d'un béton
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agglomérant non hydraulique. Jusqu'à présent les bétons armés ou non armés pour la construction en général, et plus particulièrement pour celle des cuves, des canalisations (égouts, canaux), des tra vaux en mer, des chutes d'eau, des barrages, sont composés d'un mélange de cailloux ou pierres, en général concassés, de sable ou autre produit analogue, de ciment ou de chaux, qui humectés avec une certaine quan tité d'eau, donnent un produit devenant solide et dur après un certain temps.
Ces bétons, qui ont pris depuis une trentaine d'années une importance immense dans la construction en général, présentent certains désavantages dans certaines applica tions. Ainsi, on n'a jamais pu construire des cuves en béton, armé ou non, résistant sans protection spéciale aux acides et aux agents chimiques en général.
La présente invention permet d'obtenir un béton présentant sur ceux qui sont connus jusqu'à maintenant de nombreux avantages pour certaines applications.
Dans le procédé suivant l'invention on fond au moins un produit solide qui fond normalement et reste solide et dur et non semi-fluide à la température à laquelle le béton sera employé, on mélange à ce produit fondu servant d'agglomérant -au moins une substance à l'état très finement divisé de façon à augmenter la viscosité du mélange et des matières réduites en menus morceaux qui restent en suspension dans le mélange; enfin, on coule à chaud cette masse dans des moules ou des coffrages.
L'agglomérant non hydraulique peut être une substance telle que le brai dur; les dif férents résidus durs de la distillation du goudron, du pétrole, de la térébenthine etc., les asphaltes, les bitumes, les colophanes, . le soufre, les résines et tous produits de trans formation de ces différents corps, pourvu que ces produits soient solides à la température ordinaire et qu'ils restent durs à la tempé rature à laquelle le béton est employé. Pour les objets et constructions en béton qui sont appelés à être exposés au soleil d'été, le point de ramollissement doit être environ 60 â 70 C.
Le brai dur qui se.préte particu lièrement bien à être utilisé dans la fabri- cation du béton selon la présente invention, est celui qui ne contient que 20 0% et moins de charbon et que l'on- obtient par exemple par la distillation du goudron de houille ou des brais marchands sous un vide d'environ 30 mm de mercure ou à la pression ordinaire jusqu'au delà de 400 o C.
Pour déterminer la température de ra mollissement des différents corps qui peuvent servir d'agglomérant on peut avantageusement utiliser la méthode de Brinel qui sert à dé terminer la dureté des métaux, en exerçant une pression donnée sur une sphère de dia mètre donné, posée à la surface supérieure d'un cube de la matière dont on veut con naître la dureté.
En déterminant la courbe des duretés Brinel d'un brai, par exemple en fonction de la température, on constate que cette courbe, à partir d'une température donnée, s'infléchit brusquement, puis continue à s'abaisser jus qu'à la température de fusion du brai.
Le brai, dans l'intervalle de température compris entre le point où la courbe s'infléchit et celui où la température de fusion est atteinte, paraît dur, ruais en réalité il est semi-fluide, c'est-à-dire qu'il est devenu incapable de supporter des charges comme celles qu'il supporte lorsqu'il est encore dur et non semi- fluide. Il faudra donc choisir pour chaque cas donné, un brai préparé de telle façon que le béton pour lequel il aura servi d'agglomérant ne risque pas, aux températures auxquelles il sera soumis, de devenir semi-fluide, mais au contraire restera dur.
Le béton obtenu d'après le présent pro cédé n'a rien de commun avec les produits goudronneux qu'on prépare comme pavage dans les rues, comme plancher ou couverture pour les toits. Ces produits sont en général plus ou moins mous et n'ont jamais été employés pour remplacer le béton ordinaire à agglomérant hydraulique dans les différentes constructions telles que cuves de grandes dimensions, canalisations hydrauliques tels que barrages, digues, canaux, ouvrages d'art immergés, frigorifiques, tunnels, toitures etc.
A titre d'exemple voici un mode opéra toire pour fabriquer un béton selon la pré sente invention: - Pour obtenir un ms de béton on prend 400 kg de brai à gaz à point de ramollis sement d'environ 50 o C qu'on chauffe de façon à liquéfier le produit, puis on y ajoute 900 kg de gravier et ensuite on continue à chauffer et additionner du sable très fin de façon à obtenir un produit tout à fait pâ teux; sans cette précaution capitale, les pro duits solides vont au fond et le béton en résultant par refroidissement n'est pas homo gène, ni également résistant dans toutes ses parties.
La quantité de sable qu'on doit ajouter varie avec les brais; elle est d'environ 900 kg pour le brai cité dans cet exemple.
Le produit bien mélangé est coulé ensuite dans des coffrages exactement comme pour les bétons ordinaires et se solidifie par re froidissement en donnant un produit d'une très grande solidité, supérieure même à celle des bétons habituels.
Il est bien connu que les brais à gaz, colophanes, résines etc., à point de ramollis sement supérieur à 35 o C sont des produits peu solides, très brisants et surtout se cre vassant facilement. On ne pouvait donc pas prévoir que ces produits mélangés avec du gravier et du sable fin ainsi que nous l'in diquons plus haut, acquerraient des pro priétés tout à fait différentes.
A la place de gravier et sable fin, on peut prendre avantageusement des pierres concassées et de la poudre de pierre. On opère comme dans l'exemple cité plus haut, en prenant la précaution capitale d'ajouter assez de poudre pour obtenir une pâte dans laquelle sont en suspension les morceaux de pierres.
Le choix des produits, soit: bitumes, brais, certaines résines, asphaltes, résidus de dis tillation du goudron, du pétrole et de la té rébenthine, produits de transformation de ces corps, soit d'autre part, pierres concassées et sable ou poudres, dépend en général de Fusage auquel le béton devra être soumis. Les proportions varient également suivant la composition des mélanges, mais en tout cas on doit prendre comme précaution indispen sable d'avoir au moment où l'on coule le produit dans les coffrages, un mélange pâteux dans lequel sont en suspension les matières plus grosses, par exemple, les pierres con cassées.
Par ce nouveau procédé on peut obtenir un béton résistant directement, par lui-même et sans l'emploi d'aucun enduit, aux agents chimiques et particulièrement aux acides, voir à l'acide chlorhydrique très concentré.
<I>Exemple de béton résistant</I> aux <I>acides et</I> particulièrement cc eacide chlorhydrique très <I>concentré:</I> On prend 500 kg d'un brai ou autre produit organique fusible qui résiste aux acides et se ramollit aux environs de 60 C; on y ajoute 1200 kg de grès con cassé (mélange contenant des morceaux va riant de 1 mm à 30 mm d'épaisseur et plus) tel qu'il sort du concasseur à mâchoires et on continue à chauffer de faon à obtenir un produit fluide. Le produit qu'on obtient à ce moment se décante facilement et ou voit la matière solide aller au fond.
Pour éviter cet inconvénient, on ajoute de la poudre de grès très fine, tout en chauffant le produit et au fur et à mesure que l'on ajoute de la poudre, le produit devient pâteux et la matière solide commence à rester en suspension. Dès qu'on juge que le produit a pris la consistance voulue, c'est-à-dire une consistance empêchant la matière en morceaux de se séparer, on coule la masse à chaud dans des coffrages en bois ou dans des moules, exactement comme cela se fait pour les bétons ordinaires.
Si on veut avoir un béton armé, on enr ploie la même technique et les mêmes dis positions de fers que dans le cas du béton armé ordinaire.
On peut, avec cette nouvelle façon de préparer des bétons, construire des cuves de n'importe quelle capacité, des canalisations etc., pouvant résister aux acides et même à l'acide chlorhydrique concentré, sans qu'elles présentent, après des mois, aucun signe d'attaque.
On peut, au<B>-</B>lieu de brai, employer un autre des produits plus haut cités; le choix dépendra de leur résistance aux acides, de leur prix, de leur dureté, de leur élasticité et de leur point de ramollissement.
Le point de ramollissement est très im portant, car si on soumet ce béton à une température voisine de son point de ramollis sement, sa résistance mécanique diminue énormément, surtout sa résistance à l'écra sement.
A la place du grès concassé on peut em ployer n'importe quelle autre pierre, lave, pierre ponce etc., résistant aux acides. De même à la place de la poudre de grès on peut employer n'importe quelle autre poudre, kieselguhr, poudre de pierre ponce, poudre de quartz etc., ces poudres sont d'autant meil leures qu'elles sont moins poreures: Les coffrages peuvent se faire en bois, exactement comme pour les bétons ordinaires et les planches s'enlèvent facilement. Dans certains cas spéciaux, il est avantageux de sécher les bois employés pour le coffrage avant de couler le béton. On peut également employer la tôle ou le fer-blanc.
On peut, pour certains cas spéciaux; en- luire les planches avec certaines huiles ou les saupouder avec des poudres afin d'em pêcher le béton d'adhérer au bois, mais en général, pour le béton courant, le bois em ployé tel quel va très bien.
Le décoffrage se fait à chaud ou immé diatement après le refroissement de la masse, ce qui constitue un très gros avantage sur les bétons ordinaires pour lesquels il faut immobiliser les coffrages pendant longtemps.
IL va sans dire que suivant les cas les proportions que nous avons donnés plus haut peuvent être modifiées suivant le béton que l'on veut obtenir: béton maigre ou béton riche, béton pour couler en épaisseurs très faibles etc.
Troisième <I>exemple:</I> Béton pour égouts non attaquables par les eaux vannes, les eaux des villes ou des usines et susceptible de remplacer les canalisations en ciment et cri grès: On chauffe 400 kg de brai à point de ra mollissement d'envion 70 ; puis on ajoute 1400 kg d'un mélange de sable ordinaire et de poudre de briques ou de tuiles provenant des déchets des tuileries, et cela de façon à obtenir un produit pâteux qu'on coule dans des moules en bois, en tôle ou autres.
Suivant le cas, on peut varier ces proportions ainsi que les matières entrant dans la composition, suivant les usages; ainsi par exemple, on pourra obtenir des canalisations pour égouts d'une résistance complète aux acides en em ployant, à la place du mélange. de sable et de poudre de tuiles, du grès concassé dont les morceaux rie serait pas plus gros que \_' à 5 mur d'épaisseur et de la poudre de grès. On peut également obtenir un bon bé ton en employant, à la place de poudre de tuiles, de la poudre de calcaire ordinaire ou du sable fin, et cela pour obtenir un béton encore meilleur marché.
Bétoiapour frigorifiques: Il est reconnu que dans les glacières les cuves en béton seul ne peuvent pas être utilisées sans inconvénients.
Avec le nouveau béton, on a pu construire des cuves en béton de n'importe quelles di mensions convenant entièrement aux installa tions frigorifiques.
Voici un exemple d'un béton pour frigo rifiques: On prend: 350 kg de brai de gaz, 1000 kg de pierres concassées, 800 kg de sable fin et de poudre de calcaire mélangés.
La préparation se fait toujours de la même façon; on peut également, à la place de pierres concassées, ajouter du liège en petits morceaux en vue d'obtenir un béton particu lièrement peu conducteur de la chaleur.
En outre, on peut également construire des cuves en béton dont les parois sont creuses afin de créer des matelas d'air empêchant la transmission de la chaleur, et cela dans les mêmes conditions que pour le béton ordinaire.
Ces bétons résistent très bien au gel et au dégel ainsi qu'aux variations de tempé- rature. Urie poutre en béton armé préparé comme nous l'indiquons plus haut, de 2 m de longueur et 10 cm de côté, a été plongée pendant plusieurs jours dans une glacière à - 14 C puis dans de l'eau chaude à 40 C. Elle a parfaitement résisté sans aucune fêlure. Une autre fois on a pris une barre de ce béton entièrement recouverte de glaçons et exposée à la vapeur pour dé geler les glaçons; la barre n'a pas souffert du tout de ce traitement, même après qu'il eut été répété à de nombreuses reprises.
Ces propriétés des bétons à base de brais, goudrons et résines, constituent un avantage énorme pour les frigorifiques.
Béton <I>pour</I> usages hydrauliques: On prend: 400 kg de brai de gaz, à point de ramollis sement d'environ 50 C, 800 kg de gravier, 1000 kg de sable fin et de poudres.
On coule dans des coffrages spéciaux exactement comme pour les autrés bétons. Le béton ainsi obtenu présente des avantages sur les bétons hydrauliques ordinaires parce qu'il n'est pas du tout transformé à la longue par l'action de l'eau, pas plus de l'eau salée que de l'eau douce. En effet, l'on sait que les bétons ordinaires s'altèrent par un long stage sous l'eau. De plus, les bétons ordi- rraires, par le fait de leur nature cristalline, sont très sensibles aux remous des vagues et se détériorent très facilement. Par contre le présent béton résiste beaucoup mieux.
Avec les bétons ordinaires, il faut une technique tout à fait spéciale pour pouvoir obtenir des bétons imperméables; avec le nouveau béton, on y arrive très facilement et il peut servir même pour les barrages.
Si l'on veut rendre la surface du béton tout à fait lisse, on peut la recouvrir d'un enduit. Comme enduit on peut employer du goudron à gaz ordinaire, ou bien des vernis faits au brai, par exemple en prenant du solvent naphta et du brai; on peut mettre également des chapes en employant le mé lange suivant: On chauffe 400 kg de brai ou autre pro duit analogue cité plus haut et on ajoute environ 1000 kg de sable fin ou de poudre de briques, ou même de la poudre de pierres. On obtient un produit pâteux qu'on applique à la spatule et à chaud sur la surface qu'on veut enduire.
Ce même produit peut servir également comme matière pour les joints dans les canalisations, soit pour égouts, soit ca nalisations hydrauliques ou canalisations en général, ou pour tous - autres scellements qu'on voudrait faire.
Il va sans dire que les proportions que l'on indique peuvent varier suivant les cir constances et suivant les usages.
On peut obtenir avec ce béton des fon dations dans la terre, même dans des terrains humides, car ce béton est entièrement imperméable.
Concrete manufacturing process
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non-hydraulic binder. Until now, reinforced or unreinforced concrete for construction in general, and more particularly for that of tanks, pipelines (sewers, canals), sea works, waterfalls, dams, are composed of 'a mixture of pebbles or stones, in general crushed, of sand or the like, cement or lime, which moistened with a certain quantity of water, gives a product which becomes solid and hard after a certain time.
These concretes, which have assumed immense importance in construction in general over the past thirty years, have certain disadvantages in certain applications. Thus, it has never been possible to build concrete tanks, reinforced or not, resistant without special protection to acids and chemical agents in general.
The present invention makes it possible to obtain a concrete exhibiting, over those which have been known until now, numerous advantages for certain applications.
In the process according to the invention, at least one solid product is melted which normally melts and remains solid and hard and not semi-fluid at the temperature at which the concrete will be used, it is mixed with this molten product serving as an agglomerating agent - at least a substance in a very finely divided state so as to increase the viscosity of the mixture and small pieces of material which remain in suspension in the mixture; finally, this mass is hot poured into molds or formwork.
The non-hydraulic binder can be a substance such as hard pitch; the various hard residues from the distillation of tar, petroleum, turpentine etc., asphalts, bitumens, rosins,. sulfur, resins and all transformation products of these different bodies, provided that these products are solid at ordinary temperature and that they remain hard at the temperature at which the concrete is used. For concrete objects and constructions which are expected to be exposed to summer sun, the softening point should be approximately 60 to 70 C.
The hard pitch which is particularly suitable for use in the manufacture of concrete according to the present invention is that which contains only 20 0% or less carbon and which is obtained, for example, by distillation. coal tar or market pitches under a vacuum of about 30 mm of mercury or at ordinary pressure up to above 400 o C.
To determine the softening temperature of the various bodies which can serve as an agglomerating agent, it is advantageously possible to use the Brinel method which serves to determine the hardness of metals, by exerting a given pressure on a sphere of given diameter, placed at the upper surface of a cube of the material whose hardness is to be known.
By determining the Brinel hardness curve of a pitch, for example as a function of temperature, it can be seen that this curve, from a given temperature, suddenly bends, then continues to decrease until the pitch melting temperature.
The pitch, in the temperature interval between the point where the curve bends and the point where the melting point is reached, appear hard, but in reality it is semi-fluid, that is to say that it has become unable to withstand loads like those it does when it is still hard and not semi-fluid. It will therefore be necessary to choose for each given case, a pitch prepared in such a way that the concrete for which it will have served as a binder does not risk, at the temperatures to which it will be subjected, to become semi-fluid, but on the contrary will remain hard.
The concrete obtained according to the present process has nothing in common with the tar products which are prepared as paving in the streets, as a floor or as a covering for the roofs. These products are generally more or less soft and have never been used to replace ordinary concrete with hydraulic bonding agent in different constructions such as large tanks, hydraulic pipes such as dams, dikes, canals, submerged engineering structures. , refrigerators, tunnels, roofs etc.
By way of example, here is an operating mode for making a concrete according to the present invention: - To obtain one ms of concrete, 400 kg of gas pitch with a softening point of about 50 o C is taken which is heated. so as to liquefy the product, then 900 kg of gravel are added thereto and then heating is continued and very fine sand is added so as to obtain a completely pasty product; without this capital precaution, the solid products go to the bottom and the concrete resulting therefrom by cooling is not homogeneous, nor equally resistant in all its parts.
The amount of sand that must be added varies with the pitches; it is about 900 kg for the pitch cited in this example.
The well-mixed product is then poured into formwork exactly as for ordinary concretes and solidifies by re-cooling, giving a product of very great strength, superior even to that of usual concretes.
It is well known that gas pitches, rosins, resins, etc., with a softening point above 35 o C are not very solid products, very brittle and above all easy to loosen. It was therefore not possible to foresee that these products mixed with gravel and fine sand, as we have indicated above, would acquire entirely different properties.
Instead of gravel and fine sand, one can advantageously take crushed stones and stone powder. The procedure is as in the example cited above, taking the capital precaution to add enough powder to obtain a paste in which the pieces of stones are suspended.
The choice of products, either: bitumens, pitches, certain resins, asphalts, tar, petroleum and turpentine distillation residues, transformation products of these substances, or on the other hand, crushed stones and sand or powders , generally depends on the strength to which the concrete is to be subjected. The proportions also vary according to the composition of the mixtures, but in any case one must take as an essential precaution to have when the product is poured into the formwork, a pasty mixture in which the larger materials are suspended, for example, broken con stones.
By this new process it is possible to obtain a concrete that is resistant directly, by itself and without the use of any coating, to chemical agents and particularly to acids, or even to highly concentrated hydrochloric acid.
<I> Example of concrete resistant </I> to <I> acids and </I> particularly highly concentrated hydrochloric acid: </I> We take 500 kg of a pitch or other fusible organic product which resists to acids and softens around 60 C; 1200 kg of broken sandstone (mixture containing pieces ranging from 1 mm to 30 mm thick and more) are added thereto as it leaves the jaw crusher and heating is continued so as to obtain a fluid product. The product which is obtained at this moment settles easily and or sees the solid matter go to the bottom.
To avoid this drawback, very fine sandstone powder is added, while heating the product and as the powder is added, the product becomes pasty and the solid material begins to remain in suspension. As soon as the product is judged to have acquired the desired consistency, that is to say a consistency which prevents the material in pieces from separating, the hot mass is poured into wooden forms or molds, exactly as this is done for ordinary concrete.
If we want to have reinforced concrete, we use the same technique and the same arrangements of irons as in the case of ordinary reinforced concrete.
With this new way of preparing concrete, we can build tanks of any capacity, pipes, etc., which can resist acids and even concentrated hydrochloric acid, without them showing, after months, no sign of attack.
One can, at the <B> - </B> place of pitch, use another of the above mentioned products; the choice will depend on their acid resistance, price, hardness, elasticity and softening point.
The softening point is very important, because if this concrete is subjected to a temperature close to its softening point, its mechanical strength decreases enormously, especially its resistance to crushing.
Instead of crushed sandstone, any other acid resistant stone, lava, pumice etc. can be used. Similarly, instead of sandstone powder, any other powder, kieselguhr, pumice powder, quartz powder, etc. can be used, these powders are all the better as they are less porous: Formwork can be made of wood, just like ordinary concrete, and the planks are easily removed. In special cases, it is advantageous to dry the timber used for the formwork before pouring the concrete. It is also possible to use sheet metal or tinplate.
We can, for some special cases; coat the planks with certain oils or sprinkle them with powders to prevent the concrete from sticking to the wood, but in general, for common concrete, the wood used as is is fine.
Formwork stripping is done hot or immediately after the mass has cooled, which is a very big advantage over ordinary concretes for which the formwork has to be immobilized for a long time.
It goes without saying that depending on the case the proportions that we have given above can be modified according to the concrete that we want to obtain: lean concrete or rich concrete, concrete for pouring in very low thicknesses, etc.
Third <I> example: </I> Concrete for sewers that cannot be attacked by black water, city water or factories and capable of replacing cement and sandstone pipes: 400 kg of pitch are heated to a softening point about 70; then adding 1400 kg of a mixture of ordinary sand and powder of bricks or tiles coming from the waste from the tiles, and this so as to obtain a pasty product which is poured into molds made of wood, sheet metal or others.
According to the case, one can vary these proportions as well as the materials entering into the composition, according to the uses; thus, for example, it is possible to obtain sewer pipes with complete resistance to acids by using, instead of the mixture. sand and tile powder, crushed sandstone with pieces no larger than 5 to 5 walls, and sandstone powder. You can also get a good concrete by using, instead of tile powder, ordinary limestone powder or fine sand, in order to obtain an even cheaper concrete.
Bétoia for refrigerators: It is recognized that in ice boxes concrete tanks alone cannot be used without drawbacks.
With the new concrete, it was possible to build concrete tanks of any size suitable entirely for refrigeration installations.
Here is an example of concrete for refrigerators: We take: 350 kg of gas pitch, 1000 kg of crushed stones, 800 kg of fine sand and limestone powder mixed.
The preparation is always done in the same way; it is also possible, instead of crushed stones, to add cork in small pieces in order to obtain a concrete which is particularly poorly conductive of heat.
In addition, it is also possible to build concrete tanks with hollow walls in order to create air mattresses preventing the transmission of heat, and this under the same conditions as for ordinary concrete.
These concretes are very resistant to freezing and thawing as well as to temperature variations. Uriah, a reinforced concrete beam prepared as we indicated above, 2 m long and 10 cm sideways, was immersed for several days in a cooler at - 14 C then in hot water at 40 C. It held up perfectly without any cracks. Another time we took a bar of this concrete entirely covered with ice cubes and exposed to steam to defrost the ice cubes; the bar did not suffer at all from this treatment, even after it was repeated many times.
These properties of concretes based on pitches, tars and resins constitute an enormous advantage for refrigeration systems.
Concrete <I> for </I> hydraulic uses: We take: 400 kg of gas pitch, with a softening point of about 50 C, 800 kg of gravel, 1000 kg of fine sand and powders.
We pour in special formwork exactly as for other concrete. The concrete thus obtained has advantages over ordinary hydraulic concretes because it is not at all transformed in the long run by the action of water, no more salt water than fresh water. Indeed, we know that ordinary concretes deteriorate by a long period under water. In addition, ordinary concretes, by virtue of their crystalline nature, are very sensitive to wave eddies and deteriorate very easily. On the other hand, this concrete resists much better.
With ordinary concretes, a very special technique is required to be able to obtain impermeable concretes; with the new concrete, this is very easy to do and can even be used for dams.
If you want to make the concrete surface completely smooth, you can cover it with a plaster. As a plaster one can use ordinary gas tar, or else varnishes made with pitch, for example by taking solvent naphtha and pitch; one can also put screeds by using the following mixture: 400 kg of pitch or other similar product mentioned above are heated and approximately 1000 kg of fine sand or brick powder, or even stone powder, are added. A pasty product is obtained which is applied with a spatula and hot on the surface which is to be coated.
This same product can also be used as a material for the joints in the pipes, either for sewers, or hydraulic pipes or pipes in general, or for all - other seals that one wishes to make.
It goes without saying that the proportions indicated can vary according to the circumstances and according to the uses.
Earth foundations can be obtained with this concrete, even in wet soils, because this concrete is completely impermeable.