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-PROCEDE DE FABRICATION D'OBJETS EN BETON ARME OU ANALOGUES"
L'invention est relative à un procédé de fabrication d'objets en béton armé ou analogues, dans lesquels les armatures sont mises sous une tension préalable appropriée à la. sollicitation que l'objet est destiné à subir, cette tension étant transmise au béton ou analogue qui est comprimé et est, par conséquent, mis en état de précontrainte.
Il est depuis longtemps connu de précontraindre le béton.
Suivant un procédé connu, la pièce ou construction en béton est réalisée en enrobant de béton les barres ou fils d'armature lon- gitudinaux mis sous tension préalable en prenant réaction sur les moules ou coffrages ou sur des appuis indépendants, la tension des armatures n'étant transmise au béton, en libérant les arma- tures des dispositifs tendeurs, qu'après la prise du béton.
L'ancrage des armatures dans la masse de béton, qui est
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nécessaire pour pouvoir comprimer celui-ci sous l'action de la ten- sion préalable des armatures, peut être assuré par l'adhérence entre les armatures et le béton ou par des moyens d'ancrage rendus solidaires des armatures et prenant appui sur le béton, Au moment de la libération des armatures, la tension de celles-ci produit donc une compression de la pièce de béton, dont la diminution de longueur se traduit par une perte sensible de tension des armatures, à laquelle perte s'ajoute encore celle du retrait et du fluage ultérieurs du béton.
Suivant un autre procédé connu, on exécute d'abord la pièce ou construction à précontraindre et, après durcissement suffisant du béton, on met les armatures sous tension en prenant appui sur les extrémités de la pièce ou construction, les armatures étant ensuite amarrées par des ancrages s'appuyant également sur cette pièce ou construction. Au moment de l'enlèvement des dispositifs tendeurs, la pièce ou construction se trouve donc déjà en état de précontrainte, de sorte que la perte ultérieure de tension des armatures ne résultera pratiquement plus que du retrait et du fluage du béton. Ue procédé nécessite toutefois l'emploi d'an- orages permanents aux deux extrémités de chaque barre ou de cha- que fil tendu, dont la réalisation convenable est toujours dif- ficile et coûteuse.
La présente invention concerne un procédé de fabrication d'objets en béton ou analogue précontraint, qui permet d'éliminer les inconvénients cités et qui consiste essentiellement à réaliser préalablement ces objets en y ménageant des passages à axe rec- tiligne ou incurvé, dans chacun desquels on place ensuite une ou plusieurs armatures, à mettre les armatures sous tension, après la prise du béton, en prenant appui sur les dits objets, à remplir ensuite les dits passages d'une matière de remplissage à base de liant hydraulique ou analogue, par exemple du béton ou du mortier de ciment,, et à libérer finalement les armatures
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après la prise de cette matière de remplissage.
La paroi des dits passages présente avantageusement des creux et reliefs améliorant l'adhérence entre le béton de l'objet à précontraindre et la matière de remplissage des passages y mé- nages.
Les armatures peuvent également présenter des saillies pour améliorer leur adhérence à la matière de remplissage des dits passages.
Par ailleurs, ces passages peuvent être formés par des tubes noyés dans la masse de l'objetà précontraindre.
La gaine de ciment ou analogue ainsi formée autour de chaque armature ne subit pas de contraction longitudinale au moment où, par suite de l'enlèvement des dispositifs tendeurs prenant appui sur l'objet à précontraindre, cette gaine est soumise à l'effort de compression résultant de la tension de l'annature. En effet, cette gaine est simultanément sollicitée à l'extension sous l'effet de la tendance, à se détendre qu'éprouve le dit objet à précontraindre, lors de l'enlèvement des tendeurs.
La dite gaine subit donc deux sollicitations égales et opposées et constitue réellement une gaine d'ancrage parfait de l'armature; cette gaine est donc soumise au cisaillement sur toutes les facettes parallèles à l'axe du passage (et des fils ou barres d'armature)-, il se produit donc une perte de tension inversement proportion- nelle au module de torsion G de la matière de remplissage; mais cette chute de tension devient inappréciable si le diamètre de la gaine est maintenu dans des limites suffisamment faibles.
La matière de remplissage des susdits passages peut être mélangée de substances accélérant la prise, ce qui rend la fabrication plus rapide et réduit le temps d'immobilisation des dispositifs tendeurs des armatures. Alla peut être choisie suffisamment riche en liant, ou à base de liants spéciaux per- mettant une adhérence plus élevée avec l'acier. L'accroissement
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d'adhérence peut être d'origine chimique (emploi de liants spé- ciaux ou de liants inadéquats pour la masse de béton), d'origine physique (emploi de mortier riche en liant :
éventuellement du ciment pur) en Remettant aux cristaux de ciment gâché de se former sur toute la surface de l'armature, ou encore d'origine mécanique (emploi de liants expansifs s'arc-boutant au fur et à mesure de la prise et du durcissement contre la paroi du tube ou de la pièce à précontraindre) en créant dans la matière de remplissage un état triple de contraintes éminemment défavorable au glissement de l'armature dans la masse de remplissage, et au cisaillement de celle-ci.
L'emploi de ces substances (accélérateurs de prise, liants spéciaux, pâtes riches en ciment...) ne peut être envisagé dans le procédé connu, dans lequel les armatures préalablement tendues sont noyées dans la tuasse de béton constituant l'objet à pré- contraindre, étant donné qu'ils devraient être mélangés à toute la masse, ce qui rendrait le procédé trop coûteux, et produirait une influence défavorable sur le retrait (éventuellement gonfle- ment) et les résistances mécanique et chimique du béton. L'em- ploi de liants expansifs dans ce procédé connu serait même inopérant car, faute de paroi permettant au béton de s'arc-bouter, il n'y naîtrait pas de , contraintes de compression transver- sales s'opposant au glissement des armatures tendues.
Le procédé de fabrication faisant l'objet de la présente invention présente encore l'avantage de permettre l'utilisation - d'une matière de remplissage à réaction alcaline et non oxydante (par exemple du superciment portland artificiel avec ou sans ad- dition d'une faible quantité de ciment sursulfaté) s'opposant donc à la corrision de l'armature d'acier. Un tel liant doit4 être souvent proscrit pour la fabrication des masses de béton, à cause de sa trop grande susceptibilité à la corrosion par les agents extérieurs. Les gaines de remplissage peuvent par contre
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être facilement isolées du milieu extérieur en les bouchant aux deux extrémités (par exemple par du plomb, de l'asphalte ou tout moyen équivalent).
D'autres particularités et avantages de l'invention ressor- tiront de la description de quelques exemples d'exécution, donnée ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel :
Fig. 1 montre une vue en coupe longitudinale d'un objet en béton précontraint suivant l'invention; Fig. 2 montre une vue en coupe suivant la ligne II-II de Fig.l,
Fig. 3, 5, 6 et ? montrent des vues fragmentaires en coupe longitudinale de quatre variantes d'exécution d'un objet précon- traint suivant l'invention, et Fig. 4 montre une vue fragmentaire, en coupe suivant la ligne IV-IV de Fig. 3.
Dans ce dessin, 1 représente une pièce ou construction quel- conque en béton ou analogue, pleine ou creuse, par exemple une poutre, une dalle, un poteau, un tuyau, etc.. Dans la pièce 1 sont ménagés des vides ou passages 2, dans lesquels les armatures 3 sont placées librement. Après durcissement complet de la pièce 1, on applique aux armatures 3 la tension voulus, à l'aide de dispositifs tendeurs appropriés quelconques, par exemple à vérins, prenant appui sur les extrémités de la pièce 1. Les passages Z sont ensuite remplis, par exerrrple par injection, de béton, mortier de ciment ou analogues. Les armatures sont maintenues sous tension jusqu'à ce que cette matière de remplissage ait fait prise, en formant les gaines d'ancrage 4. Les appareils tendeurs des arma- tures peuvent alors être enlevés.
Spécialement dans le cas où il est fait usage de fils d'arma- ture de faible diamètre, par exemple de l'ordre de 1 mm., on peut noyer plusieurs de ces fils 5 dans une même gaine d'ancrage 4 (Figs. 3, 4).
Comme montré en Fig. 5, les armatures peuvent être pourvues
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de nodules ou noeuds 6 ou de toutes autres saillies améliorant leur adhérence au ciment ou béton de la gaine 4.
La paroi des passages 2 peut présenter des creux et reliefs.
Elle peut être forcée par un tube Métallique ou autre, par exem- pie un tube 7 (Fig. 6) présentant des ventres et des noeuds, ou un tube fileté 8 (Fig. 7). De préférence, les tubes garnissant les passages 2 ne seront pas cylindriques. Mais présenteront une section longitudinale non rectiligne, par exemple ondulée par rapport à l'axe du tube, afin de réduire en grande partie la résistance longitudinale (résistance nuisible) ae ces tubes.
Il convient de noter qu'une même armature peut traverser une série de pièces en béton ou analogues similaires à la pièce 1, ce qui permet de réaliser une longue pièce monolitne en béton précontraint, par la juxtaposition de plusieurs éléments courts préparés d'avance.
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-PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF ARTICLES IN REINFORCED CONCRETE OR SIMILAR "
The invention relates to a method of manufacturing reinforced concrete or similar objects, in which the reinforcements are placed under a prior tension appropriate to the. stress that the object is intended to undergo, this stress being transmitted to the concrete or the like which is compressed and is therefore put into a state of prestressing.
It has long been known to prestress concrete.
According to a known process, the concrete part or construction is produced by coating the longitudinal bars or reinforcing wires with concrete, which are put under prior tension by reacting on the molds or formwork or on independent supports, the tension of the reinforcements n 'being transmitted to the concrete, releasing the reinforcements from the tensioning devices, only after the concrete has set.
The anchoring of the reinforcements in the concrete mass, which is
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necessary to be able to compress the latter under the action of the preliminary tension of the reinforcements, can be ensured by the adhesion between the reinforcements and the concrete or by anchoring means made integral with the reinforcements and bearing on the concrete , When the reinforcements are released, the tension of the latter therefore produces a compression of the concrete part, the length reduction of which results in a significant loss of tension of the reinforcements, to which the loss is also added that of the subsequent shrinkage and creep of concrete.
According to another known method, the part or construction to be pre-stressed is first executed and, after sufficient hardening of the concrete, the reinforcements are put under tension by resting on the ends of the part or construction, the reinforcements then being anchored by anchors also based on this part or construction. When the tensioning devices are removed, the part or construction is therefore already in a state of prestressing, so that the subsequent loss of tension of the reinforcements will practically only result from the shrinkage and creep of the concrete. However, the process requires the use of permanent anchors at both ends of each bar or each stretched wire, the proper realization of which is always difficult and expensive.
The present invention relates to a process for manufacturing objects made of pre-stressed concrete or the like, which eliminates the aforementioned drawbacks and which essentially consists in producing these objects beforehand by providing therein passages with a straight or curved axis, in each of which one or more reinforcements are then placed, to put the reinforcements under tension, after setting the concrete, resting on said objects, then to fill said passages with a filling material based on a hydraulic binder or the like, by example of concrete or cement mortar, and finally release the reinforcements
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after taking this filler.
The wall of said passages advantageously has hollows and reliefs improving the adhesion between the concrete of the object to be prestressed and the filling material of the passages therein.
The reinforcements may also have protrusions to improve their adhesion to the filling material of said passages.
Furthermore, these passages can be formed by tubes embedded in the mass of the object to be prestressed.
The cement or similar sheath thus formed around each frame does not undergo longitudinal contraction at the moment when, following the removal of the tensioning devices bearing on the object to be prestressed, this sheath is subjected to the compressive force resulting from the tension of the annulus. Indeed, this sheath is simultaneously urged to extend under the effect of the tendency to relax that the said object to be prestressed experiences when removing the tensioners.
Said sheath therefore undergoes two equal and opposite stresses and really constitutes a sheath for perfect anchoring of the reinforcement; this sheath is therefore subjected to shearing on all facets parallel to the axis of the passage (and of the wires or reinforcing bars) -, there is therefore a loss of tension inversely proportional to the torsion modulus G of the material filling; but this voltage drop becomes invaluable if the diameter of the sheath is kept within sufficiently low limits.
The filling material of the aforesaid passages can be mixed with substances which accelerate the setting, which makes the manufacture faster and reduces the downtime of the tensioning devices of the reinforcements. Alla can be chosen sufficiently rich in binder, or based on special binders allowing a higher adhesion with steel. The increase
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adhesion may be of chemical origin (use of special binders or binders unsuitable for the mass of concrete), of physical origin (use of mortar rich in binder:
possibly pure cement) by restoring the crystals of wasted cement to form over the entire surface of the reinforcement, or of mechanical origin (use of expansive binders bracing themselves as the setting and hardening against the wall of the tube or the part to be prestressed) by creating in the filling material a triple stress state which is eminently unfavorable to the sliding of the reinforcement in the filling material, and to the shearing of the latter.
The use of these substances (setting accelerators, special binders, pastes rich in cement, etc.) cannot be envisaged in the known process, in which the previously tensioned reinforcements are embedded in the concrete slab constituting the object to be pre-loaded. - constraining, given that they would have to be mixed with the whole mass, which would make the process too expensive, and would have an unfavorable influence on the shrinkage (possibly swelling) and the mechanical and chemical resistance of the concrete. The use of expansive binders in this known process would even be ineffective because, for lack of a wall allowing the concrete to brace itself, there would be no transverse compressive stresses opposing the sliding of the concrete. tensioned reinforcements.
The manufacturing process forming the subject of the present invention also has the advantage of allowing the use of - a filling material with an alkaline and non-oxidizing reaction (for example artificial Portland super-cement with or without the addition of a small amount of supersulfated cement) thus opposing the corrision of the steel reinforcement. Such a binder must often be prohibited for the manufacture of concrete masses, because of its excessive susceptibility to corrosion by external agents. On the other hand, the filling ducts can
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be easily isolated from the external environment by plugging them at both ends (for example with lead, asphalt or any equivalent means).
Other features and advantages of the invention will emerge from the description of some exemplary embodiments, given below with reference to the appended drawing, in which:
Fig. 1 shows a view in longitudinal section of a prestressed concrete object according to the invention; Fig. 2 shows a sectional view along the line II-II of Fig.l,
Fig. 3, 5, 6 and? show fragmentary views in longitudinal section of four variant embodiments of a pre-drawn object according to the invention, and FIG. 4 shows a fragmentary view, in section along the line IV-IV of FIG. 3.
In this drawing, 1 represents any part or construction of concrete or the like, solid or hollow, for example a beam, a slab, a post, a pipe, etc. In the part 1 there are spaces or passages 2 provided. , in which the reinforcements 3 are placed freely. After complete hardening of the part 1, the desired tension is applied to the reinforcements 3, using any suitable tensioning devices, for example with jacks, bearing on the ends of the part 1. The passages Z are then filled, by exerrrple by injection, concrete, cement mortar or the like. The reinforcements are kept under tension until this filling material has set, forming the anchoring sheaths 4. The tensioning devices of the reinforcements can then be removed.
Especially in the case where use is made of armor wires of small diameter, for example of the order of 1 mm., It is possible to embed several of these wires 5 in the same anchoring sheath 4 (Figs. 3, 4).
As shown in Fig. 5, the frames can be provided
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nodules or nodes 6 or any other protrusions improving their adhesion to the cement or concrete of the sheath 4.
The wall of the passages 2 may have hollows and reliefs.
It can be forced by a metal tube or other, for example a tube 7 (Fig. 6) having bellies and nodes, or a threaded tube 8 (Fig. 7). Preferably, the tubes lining the passages 2 will not be cylindrical. But will have a non-rectilinear longitudinal section, for example corrugated with respect to the axis of the tube, in order to largely reduce the longitudinal resistance (harmful resistance) ae these tubes.
It should be noted that the same reinforcement can pass through a series of concrete parts or the like similar to part 1, which makes it possible to produce a long monolithic part in prestressed concrete, by the juxtaposition of several short elements prepared in advance.