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L'invention est relative à des formules et des procédés pour la pré- tion et pour la manufacture de ciments et mortiers, par formation d'hydrogels durs et compacts de mineraux et surtout des oxydes et silicates hydratés de ces minéraux. Contrairement à ce qui survient dans la masse des autres ciments connus, dans nos compositions de ciments et mortrerss, il ne se produisent pas des réac- tions chimiques et des reformations chimiques dérangeant la structure moléculaire et/ou crystalline des masse déjà congelées.
Plusieurs participants ont reporté au Congrès International du Béton (Rillem) de Stockholm (7-6-57), qu'en plusieurs cas ils ont observé que les bétons en ciments Portland ne protègent pas les armatures d'acier qui ont été attaqués dangereusement par une oxydation progressive ap la suite d'infiltration d/humidité et de l'air à travers les pores de ces mortiers. L'oxydation de l'acier est accompagnée par une augmentation de son volume qui exerce d'énormes pressions re- foulante le fortier-béton ce qui amène la rupture de l'adhérence entre mortier et l'armature.
Les ciments magnésiens d'oxychlorure et d'oxysulfate de magnésium (ciments SOREL) qu'on utilise surtout pour parquets magnésiens avec mélange de poudres de bois et/ou liège, ont quelques désavantages très sérieu:.. En dehors du prix élevé des sels utilisés, ceux-ci sont tellement hygroscopiques et solubles dans l'eau, que ces compositions ont une sensibilité très prononcée à l'humidité.
Assez souvent, malgré les précautions prises, les parquets présentent des fissures et des fragmentations. La magnésie caustique utilisée pour les mortiers SOREL, doit avoir un pourcentage très limité (6%) de chaux ce qui exclue l'usage de plusieurs gisements de magnésite.
Les compositions cimenteuses relatives à l'invention:sont composées @ en principe de deux groupes de constituants pulvérisés à une finesse de 0,075 mm et plus fine quand possible. En mélangeant un ou plusieurs constituants d'un même groupe avec un ou plusieurs constituants du second autre groupe et en ajoutant dans ce mélange suivant nos instructions de l'eau ordinaire, on a un ciment dont les particles s'adhèrent vigoureusement entre elles, et si on ajoutent à ce ciment des matières inertes de remplissage comme usuel pour;les autres bétons, on a un mortier dans lequel le ciment précité lié vigoureusement et intimement les matières de remplissage. Ces susdites adhérences sont entièrement mécaniques et nullement le résultat de combinaisons chimiques.
Comme il arrive aussi dans le cas des autres ciments, certains mi- néraux connus comme ayant des propriétés amélioratrices des ciments et mortiers, peuvent être ajoutés dans nos ciments et mortiers décrits dans cette présente,et à titre informatif nous les mentionnons comme "constituants auxiliaires".
PREMIER GROUPE "A" DE CONSTITUANTS.
Comme plus convénables, nous avbns choisi les minéraux suivants comme constituants du Groupe "A", à savoir (a) L'oxyde hydraté de magnésium quand et pendant,..qu'il est sous forme colloïdale (Mg(OH)2.xH2O) sous forme de pâte ou emulsion. (b) les oxydes hydratés d'aluminium ( Al(OH)3) connus dans le commerce comme minérais de bauxites soit monohydratés soit tri-hydratés sans tenir compte des impuretés incluses dans ces minérais, (c) les oxydes hydratés de fer (Fe(OH)3) connus comme ochres jaunes sans considération des impuretés accom- pagnant ces hydroxydes, (d) les silicates hydratés de magnésium contenant plus de 9 % d'eau combinée et comme tels nous dénomons les roches "serpentinites pro- venant directement du métamorphisme dans la nature des roches ignées "peridotites" et "pyroxénites", (c)
les silicates magnésiens de formes fibreuses comme les asbests et amiantes de toute qualité indépendamment des impuretés les accompag- nant..
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DEUXIEME GROUPE DE CONSTITUANTS "B".
Nous avons inclus dans ce groupe seulement deux minéraux comme con- vénables et ce sont (a) la poudre fine de moins de 0,075 mm de finesse des miné- raux calicinés jusqu'à maximum de température de 950 centigrade de magnésite (MgC03) ou de Brucite (Mg(OH)2) connus dans le commerce comme magnésie calcinée caustique, sans considération des pourcentages d'impuretés accompagnant ces minéraux lors de leur extraction des gisements et, (b) la poudre plus fine que 0,075 mm de dolomite calcinée à environ 1100 - 1150 centigrade contenant après calcination un minimum de 25 % (vingt-cinq %) d'oxydes de magnésium (MgO), sans considération des impuretés l'accompagnant lors de son extraction des carrières.
Dans ces deux constituants sus-mentionnés, sont compris aussi les roches bruci- tiques et dolomitiques contenant après calcination comme ci-haut une teneur supé- rieure de 20 % en oxydes de magnésium (Mg0). Dans les cas où ces dolomites, roches dolomitiques et roches brucitiques contiennent après calcination une quantité moindre de MgO, on peut les utiliser comme constituants convenables en ajoutant dans leurs poudres de la magnésie calciné caustique en poudre jusqu'à un n'impor- te quel pourcentage complétant ou dépassant le total de 25 % en MgO de teneur.
Les meilleurs résultats sont obtenus dans nos compositions autant que les oxydes de magnésium, contenus dans les dolomites et roches dolomitiques utilisées, sont égaux ou dépassent en quantité les oxydes de calcium contenus dans ces minéraux.
TROISIEME GROUPE DE CONSTITUANTS " Auxiliaires ".
Ce troisième groupe comprend des minéraux accessoires, pouvant amélio- rer ou ajouter des nouvelles propriétés à nos compositions comme par exemple in- dicativement avantages dP isolation, d'étanchéité, de coloration, de dureté, de réduction de poids spécifiques ou apparents et d'ailleurs ces minéraux sont utilisés conventionnellement dans d'autres ciments aussi.
Comme plus convenables nous avons choisi et nous dénommons les déchets végétaax de forme fibreuse comme les sciures et fibres de bois ainsi que leurs poudres, les grénailles et poudres de liège, les plastics de provenance industrielle, les matières isolantes et/ou légères et/ou impréalisantes et/ou polissantes tant naturelles qu'artificiel- les, les déchets provenant du traitement industriel des minéraux et des minérais, les scories des hauts-fourneaux, les sables et grains bauxitiues, d'émeri, de corrundum, de carborundum, de barytine, les laves volcaniques et tout autre produit utilisé conventionnellement dans les mortiers des autres ciments.
QUELQUES COMPOSITIONS EXEMPLAIRES DE NOS CIMMENS MELANGES.
No.l Du groupe "A" 50 parties en poids de pâte préparée en boullant pendant en- viron une heure à environ 80 C - 90 C., de la poudre de mag- nésie calcinée caustique d'une finesse plus fine que 0,075 mm, dans dix fois sont poids d'eau. Par ce bouillonne@ent, la plus grande partie du MgO sera converti en Mg(OH)2 x H20 colloïdal.
Du groupe "B" 70 parties en poids de la poudre de magnésie calcinée cau- stique plus fine que 0,075 mm.
No.2 Du groupe "A" 50 parties en poids de pâte de Mg(OH)2xH2O colloïdal préparé exactement comme décrit ci-haut pour la composition No.l.
50 - 70 parties en poids de poudre de dolomite calcinée à
1100 à 1150 C. d'une finesse plus fine que 0,075 mm. Si le mélange se présente trop boueuxt même après évaporation dans une heure de l'eau libre, corriger la consistence en ajoutant de la poudre de magnésie calcinée caustique*
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No. 3 Du groupe "A" 50 parties en poids de la poudre de minérais de bauxites d' une finesse plus fine que 0,075 mm.
Du groupe "B" 50 parties de poudre fine de magnésie calcinée caustique plus fine que 0,075 mm. qui peut être ajoutée et mélangée di- rectemet à sec avec la poudre de bauxite précitée et après ajouter
25 parties d'eau en poids et mélanger bien.
No.4.Du groupe "A" 50 parties en poids de poudre de bauxite plus fine que
0,075 mm., qu'on mélangera d'abord avec
25 parties en poids d'eau-et ensuite ajouter
Du groupe "B" 50 parties en poids de poudre de dolomite calcinée à 1100 C-
1150 C., plus fine que 0,075 mm. et mélanger avec persis- tance.
No.5.Du Groupe "A" 15 à 25 parties en poids de poudre d'oxydes hydratés de fer (Fe(OH)3) connus comme ochre jaune. La variation de '
15-25 parties en poids dépend de la pureté de ces oxydes, le 15 % étant indiqués pour la pureté de 85% en oxydes de fer et le 25 % pour la pureté de jusqu'à 50% en Fe(OH)3 mélanger avec
35 à 50 parties d'eau jusqu'à homogénité.
Du Groupe "B" 70 parties en poids de poudre démagnésie calcinée caustique plus fine que 0,075 mm.
No.6.Du Groupe "A" 15-à 25 parties en poids de poudres d'oxydes hydratés de fer (Fe(OH)3) comme libellé pour la composition précédente
No.5. d'abord mélanger
35-50 parties en poids d'eau et ensuite du Groupe "B" 70 parties en poids de la poudre de dolomite calcinée comme précédemment stipulé, plus fine que 0,075 mm.
No.7.Du Groupe "A" 40 parties en poids de serpentinite contenant au minimum
9% d'eau de composition en poudre plus fine que 0,045 mm. en pâte avec
40 parties en poids d'eau mélangée bien et du Groupe "B" 70 parties en poids de magnésie calcinée caustique d'une finesse de 0,045 mm ou plus fine,à mélanger avec persis- tance dans la pâte.
No.8.Du Groupe "A" 40 parties en poids de la pâte de serpentinite comme décrite ci-haut mélangée avec 40 parties en poids d'eau et dans cette pâte ajouter du Groupe "B" 35 parties en poids de magnésie calcinée caustique en pou- dre plus fine que 0,045 mm et de du groupe "B" 35 parties en poids de dolomite calcinée en poudre plus fine que 0045 mm.
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REMARQUES GENERALES ET INSTRUCTIONS D'USAGE.
Al. Le calcul d'eau à ajouter dans les compositions susmentionnées avec magnésie calcinée caustique a été établi sur base des données que la magnésie calcinée caustique est fournie par le commerce avec une teneur en MgO de 90%. Etant donné que pour la conversion totale de la magnésie caustique en oxydes hydra- tées de magnésium il faudrait 31% d'eau, les 90% nécessiteront environ 28% d'eau. Les pertes pendant l'usage ont été estimés à environ 3% et on peut estimer que pour avoir une certaine plasticité des mélanges, il faudrait a- jouter encore 10% à 11% d'eau. Le total de 41% d'eau à ajouter est considéré comme convenable quoique le total de la magnésie caustique ne se convertit pas en hydroxydes par et dès humectation avec de l'eau à l'air libre sans bouillir.
La quantité d'eau nécessaire dans les compositions avec dolomite calcinée doit être'estimée comme plus élevée étant donné quel'hydratation chimique des oxydes de calcium contenus s'effectue avec un augmentation de température dans la masse se qui stimule l'évaporation de l'eau d'absorption.
Suivant les conditions climatiques, on doit ajouter dans les dits mélanges avec dolomite calcinée, de l'eau et parfois il sera indiqué qu'on attende pendant environ une demie heure pour estimer si on doit ajouter un peu d'eau encore -ou si on doit densifier avec addition de poudre de magnésie calcinée caustique. En ajoutant les matières inertes de remplissage, il est préférable de les avoir humecté au préalable surtout si elles sont par nature absorba- trices d'eau. Etant donné que les matériapx utilisés ont des propriétés très variées puisqu'ils ne sont pas de qualité standarisée, quelques petits essais d'orientation avec les matières et matériaux surtout ceux du Groupe "A" pré- cité, donneront des indications très utiles.
A2. Les compositions cimenteuses relatives à cette invention ainsi que leurs mor- tiers ne présentent pas dess scontractions ou des expansions ni pendant leur durcissement ni ensuite. Si on utilise pourtant les compositions seules et non pas leurs mortiers, on devra ajouter dans le-mélange une quantité d'en- viron 15 % à 20 % de matériaux en grains de 0,5 mm à 1,5 mm. ceux-ci facili- tant le passage vers la surface , de l'eau libre en excès et de ce fait, les tendances minimes d'ailleurs de contraction, sont totalement neutralisées.
A3. Pour les compositions avec dolomite, on observera que l'effervescence et bouillonnement accompagnant d'ordinaire l'hydratation de la chaux vive ne se produira pas et en lieu et place il y aura une douce augmentation de tempé- rature dans le mélange humide inoffensive et tolérable pour les ouvriers.
C'est un avantage pour travaux pendant l'hiver et pour les régions froides.
A4. Nos compositions cimenteuses ont une plus grande affinité d'adhésion avec les matières inertes ayant des surfaces poreuses et/ou rugeuses qu'avec celles ayant des surfaces vitrées ou lustrées. On obtiendra des résistances bien supérieures avec sables bauxitiques qu'avec sables de silice. Les matériaux du groupe "auxiliaire" sont entre les meilleurs à utiliser avec nos ciments comme inertes.
A5. Prenant les constituants classés dans le groupe "A" précité, on peut utiliser un mélange de ceux-ci ou un mélange de deux ou de trois entre eux au lieu d' un seul et ceci en proportions variantes. Naturellement ces susdits mélanges tiennent la place de constituants du groupe "A" et pour avoir un ciment on doit ajouter la proportion indiquée de constituants du groupe "B". On peut aussi utiliser un mélange de magnésie calcinée caustique et de dolomite cal- cinée au lieu d'un de ces deux constituants du groupe "B". On doit avoir en vue, qu'un excès des hydroxydes de fer si très grand, peut donner des résul- tats très pauvres, car ce matériel se comporte comme inerte si la magnésie caustique n'est pas en quantité suffisante.
A6. Nos compositionsccimenteuses peuvent être utilisées pour l'amélioration des autres ciments et d'autres mortiers. Ainsi en ajoutant 25% de nos compositions
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avec magnésie calcinée caustique dans les mortiers avec chaux vive ou avec dolomite,on peut accélérer les prises et durcissement de ces autres mortiers à prise lente, ou à prise tardive. L'addition, de 25% de nos compositions avec magnésie caustique et bauxites dans les mortiers avec ciments portland, on peut réduire sensiblement leurs tendances de contraction, leur porosité et leur perméabilité. En appliquant un enduit ou une couche protectrice avec nos compositions avec magnésie caustique sur les fers d'armature des bétons, on peut protéger ces fers contre l'humidité d'infiltration et contre l'accès d'air.
Nos compositions dans ce cas, établissent une adhésion vigoureuse avec les hydroxydes recouvrant presque toujours les fers et il en résultera une isolation des barres de l'armature ; on peut ajouter le béton nor- mal sur cet enduit.
PRISE, DURCISSEMENT, PROPRIETES LIANTES.
Dans les mélanges humides de nos compositions, et leurs mortiers, les particules des constituants du Groupe "B" s'attachent aux particules des constituants du groupe "A" pour sucer l'humidité que ceux-ci ont absorbé et retenu. Si on, a le soin de densifier le mortier préparé, par compression, ou par vibration, ou- autrement, l'adhésion précitée entre les particules des deux constituants, devient encore plus intime et plus forte. L'eau absorbée ainsi par les particules de la magnésie calcinée caustique ou de la dolomite calcinée est en partie fixée par ces deux derniers constituants qui se convertissent partiellement en hydroxydes.
L'eau qui restera libre, sera chassée vers la surface d'où elles évaporisera à l'air libre. L'adhésion ainsi obtenue dans la masse des mortiers restera in- alterée après dessication complète en permanence. Apres une première dessication comme susmentionné, il est nécessaire très souvent, qu'on procède à une nouvelle humectation du mortier jusqu'à ce qu'il soit encore une fois trempé, avec eau, et après la dessication naturelle qui .suivra, on aura les résistances normales de nos compositions cimenteuses en premier stage, étant donné qu'ultérieurement et progressivement il y aura à s'attendre à une augmentation de ces résistances au fur et à mesure qu'il y aura conversion en hydroxydes de la magnésie calcinée caustique et/ou de la dolomite calcinée, restées encore inconverties.
Le durcissement et le commencement de la prise de ces ciments et mor- tiers, commencent avec le dessèchement naturel à l'air libre et ils se développent avec le progrès de ce déssechement-dessication. Normalement, les épprouvettes peuvent être retirées de leurs moules dans les 36 heures pour être exposées au dessèchement naturel. A la température nbrmale de 20 C. le dessèchement sera assez avancé en cinq jours pour permettre un premier essai de résistances et on peut estimer qu'en 12 jours environ le dessèchement sera d'environ 85% permettant un nouveau essai de résistances. Les épprouvettes à essayer en 21 jours, pourront être placées le 12e jour sous sable humide pour trois jours et ensuite rétirées pour dessication finale, et essais définitifs.
Dans des cas très rares, il a été remarqué qu'une troisième humectation de trois jours avec nouveau dessèchement donne une augmentation des résistances. Les humectations précitées et les des- sechements ne prpduisent pas des tendances de contraction ou d'expansion dans nos mortiers. Nous reppellons que les roches en général, quand trempées d'humi- dité, présentent 1/9 environ de leurs résistances mécaniques quand elles sont à l'état sec. La fixation chimiquement de l'eau d'absorption par la magnésie calcinée caustique et par la dolomite calcinée, par sa solidification dans les pores, constitue une imperméalisation progressive de nos mortiers devenant à la fin une masse-monobloc.
L'adhésion de nos ciments avec les matériaux inertes de remplissage est de même très vigoureuse et elle reste inderangêe en permanence ce qui a comme résultat un avantage incomparable, celui de donner aux mortiers non pas les résistances mécaniques de nos ciments mais celles des matériaux de remplissage. On peut ainsi utiliser des matériaux extra durs comme l'émeri, le carborundum, les grains de bauxites et de fer, pour avoir des résistances impossi-
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bles à obtenir avec d'autres ciments.