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L.T. ULFSTEDT, résidant à SODERTALJE (Suède).
PROCEDE POUR TRAITER A LA VAPEUR DES PRODUITS MACROPOREUX.
Lorsque l'on met en oeuvre un traitement par la chaleur en pré- sence d'eau à des températures dépassant 1000 (ce que l'on appelle "traite- ment à la vapeur") avec un matériau macriporeux contenant de l'eau,la péné- tration de la chaleur se produit très lentement par suite des propriétés thermo-isolantes du matériau. La température s'élève dans la masse princi- palement par suite de la pénétration de la vapeur, laquelle, lors de sa con- densation dans les pores, abandonne sa chaleur d'évaporation, mais seulement à un degré insignifiant : cela est dû à la conduction thermique à partir de l'atmosphère ambiante.
Ainsi, dans un traitement par la chaleur de ce genre, de consi- dérables gradients de température s'établissent dans la masse. La courbe 1 de la figure 1, qui est un diagramme de température, est un exemple typique de l'allure de la température à l'intérieur d'une dalle en béton léger (50 centimètres de hauteur sur 25 centimètres d'épaisseur) soumise à un traite- ment par la chaleur. Comme on peut le voir, la vapeur entourant la dalle, pour laquelle la courbe de température est désignée par St, a déjà atteint la pression complète,- dans ce cas environ 10 kilogrammes par centimètre carré ou approximativement 180 -, tandis que le noyau de la dalle est enco- re à sa température d'origine, ce qui implique un gradient ne correspondant pas à moins de 160 .
L'équilibre de température ne fut pas atteint dans ce cas avant environ 18 heures, compté à partir du commencement du traitement à la vapeur.
Les inconvénients entraînés par un lent établissement d'équili- bre de température de ce genre sont très considérabless. Les réactions chi- miques dans cette partie de la masse qui est à une température relativement basse pour un long laps de temps prennent une forme différente de celles qui ont lieu dans les couches de surface, lesquelles sont en équilibre avec la température de la vapeur pratiquement tout le temps. En accord avec l'ex- périence, à la fin du traitement, la substance du noyau peut avoir des proprié- tés sensiblement inférieures à celles des couches de surface. Encore plus
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grave que ce phénomène est peut être le fait que des efforts sont engendrés dans la masse comme conséquence des gradients de la température, qui peuvent donner lieu à de graves fissures dans le matériau.
Ces efforts sont parti- culièrement nuisibles lorsque le matériau qui doit être durci par traitement à la vapeur n'est pas homogène, et cela s'applique spécialement aux bétons légers armés ou renforcés. Pour des raisons de commodité de construction, le renforcement est, en règle générale, disposé de préférence près de la surface de l'élément en béton et est par conséquent très rapidement chauf- fé à un degré tel, que les efforts thermiques entre le fer et le noyau en béton léger peuvent facilement atteindre des valeurs élevées, telles que l'élément puisse être entièrement détruit. Un autre exemple d'un matériau hétérogène dans lequel les efforts thermiques peuvent avoir un effet destruc- tif est un élément en béton lourd et en béton léger combinés, et c'est par- ticulièrement le cas lorsqu'un tel élément est armé ou renforcé.
Divers procédés ont été essayés pour améliorer la pénétration de la chaleur pendant le traitement à la vapeur. Par exemple, pendant la première partie de l'absorption sous pression, il a été prévu un exutoire, de sorte que l'air présent dans l'atmosphère de l'autoclave fut entièrement remplacé par de la vapeur, procédé décrit tout au long par exemple dans le brevet anglais n 682.112.
En vue du même but, on a fait des essais, après avoir atteint la pression complète, pour abaisser la pression en laissant échapper de la vapeur et ensuite la faire monter de nouveau. Des mesures de ce genre at- teignent certainement un certain but utile, mais elles n'offrent aucunement une solution radicale du problème.
Selon la présente invention, les inconvénients susdécrits sont éliminés pratiquement en totalité en mettant sous vide la masse poreuse qui doit être traitée à la vapeur de sorte que les gaz non-condensables (air, hydrogène, etc.) présente dans les espaces creux de la masse sous de faibles pressions sont éliminés. Le résultat surprenant de cette mesure est illus- tré par la courbe 2 du diagramme.
Cette courbe fut obtenue pendant une ex- périence qui s'accorde d'ailleurs entièrement avec l'essai sur lequel est basée la courbe 1, mais dans laquelle la pression dans l'autoclave fut ré- duite à 0,5 kilogramme par centimètre carré avant l'admission de la vapeur Comme on peut le voir, dans ce cas il ne faut qu'une heure pour que la tem- pérature dans le noyau de la dalle commence à s'élever et à l'élévation de la température se produit alors si rapidement que l'équilibre de température s'établit en même temps que l'atmosphère de l'autoclave est amenée à la pres- sion complète.
La figure 2 est un diagramme de pression illustrant l'allure de la pression dans l'intérieur de la masse par rapport à la pression de l'atmosphère de l'autoclave, la courbe 8 représentant la pression dans l'au- toclave et la courbe M la pression dans l'intérieur du matériau en traite- ment.
On peut voir que la pression au niveau du noyau de la masse suit pra- tiquement celle qui règle à ce moment dans l'atmosphère de l'autoclave sur la masse, c'est-à-dire indépendamment de la différence de température entre les deux milieux., Cela implique que si on n'avait pas eu recours à la mise sous vide, ou que si elle avait été incomplète, un coussin d'air de dimen- sions plus grandes ou plus petites serait présent dans le noyau de la masse poreuse, ce dit coussin étant comprimé par la pression de l'atmosphère de l'autoclave et sa périphérie constituant un arrêt pour la vapeur qui pénètre et en conséquence pour la condensation émettrice de chaleur.
Comme on le comprendra d'après ce qui a été dit ci-dessus, le degré de vide qui doit être mis en oeuvre avant le traitement par la chaleur dépend des dimensions de l'élément poreux. Si, par exemple, le béton léger est fait dans des moules de 40 centimètres de hauteur, le vide devra de pré- férence être maintenu plus longtemps que si l'on utilisait des moules de 25 centimètres de hauteur seulement.
Il est cependant possible d'éliminer même les dernières traces résiduelles de gaz non -condensables de la masse poreuse, lorsque la pression
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est abaissée à un degré tel, qu'elle soit quelque peu inférieure à la valeur correspondant à la pression de la vapeur d'eau à la température régnant à l'intérieur de la .masse. L'eau dans la masse commencera alors à bouillir et il en résultera un fort dégagement de vapeur venant de l'intérieur de la masse, de telle sorte que les gaz non-condensables seront balayés.
Dans le cas de béton léger de ciment, par exemple, des températures d'environ
50 à 60 sont fréquentes à l'intérieur de la masse lorsque celle-ci a at- teint une consistance telle que le traitement à la vapeur peut qbmmencer; en opérant avec de la chaux vive, la température du noyau peut être encore plus élevée, soit de 80 à 90 . A 50 , la pression partielle de la vapeur d'eau est de 0,13 kilogramme par centimètre carré et à 80 elle est de 0,48 kilogramme par centimètre carré; il faut donc mettre en oeuvre ces tempéra- tures dans les cas respectifs, si l'on veut retirer l'effet maximum du pro- cédé sous vide.
La courbe 3 du diagramme 1 est le résultat d'une mesure dans une dalle en béton léger de ciment du même genre que celle qui avait précé- demment été essayée en relation avec les courbes 1 et 2. La température du noyau dans la dalle mentionnée en dernier lieu lors de son introduction dans l'autoclave était de 60 (correspondant à une pression de vapeur d'eau de 0,2 kilogramme au centimètre carré). Dans ce cas, la pression, avant le traitement à la vapeur, a été abaissée jusqu'à 0,18 kilogramme par centimè- tre carré. On peut voir que la pénétration de vapeur est maintenant presque instantanée, vu que la température du noyau de la dalle n'est inférieure que d'un degré insignifiant à celle de l'atmosphère de l'autoclave lors de la mise sous pression.
Il est clair que les avantages du procédé susdécrit ne seront obtenus que lorsqu'on l'applique à des matériaux qui, même dans l'état dans lequel ils sont traités à la vapeur, font montre de propriétés thermo-iso- lantes fortement accentuées, c'est-à-dire dont les pores - ou tout au moins les plus grands de ceux-cij- sont remplis d'air ou d'un autre gaz lorsqu'ils sont introduits dans l'autoclave. Cela s'applique particulièrement au béton léger du genre obtenu lorsque l'on ajoute, à des masses imprégnées d'eau d'un agent de liaison et d'un aggrégat plus ou moins finement réparti, des produits producteurs de mousse (à activité superficielle) ou générateurs de gaz ; parmi ces derniers, on peut citer la poudre métallique (notamment la poudre d'aluminium), l'eau oxygénée, les carbures, etc....
De tels matériaux microporeux, dont la porosité est seulement due à une forte addition d'eau au mélange de matières premières et dont les propriétés thermo-isolantes sont faibles par suite de l'absence de pores remplis de gaz pendant le procé- dé de traitement à la vapeur, ne peuvent, d'autre part, tirer aucun bénéfice ou avantage de la présente invention.
Il est important de remarquer que même une très faible diminution de la pression avant le traitement à la vapeur a un effet considérable.