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BREVET BELGE Eléments de construction et leur préparation.
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La présente invention est relative à une composition solide constituée par des matériaux liés par un liant bitumi-, neux, offrant une meilleure résistance dans sa structure, En particulier, la présente invention concerne un procédé de fa- brication d'un élément de construction solide constitué par des matériaux liés par un liant bitumineux sous forme d'agrégat comprimé donnant de meilleurs résultats en construction et elle concerne également un élément produit par ce procédé,' Plus par-' ticulièrement,
la présente invention concerne un procédé de traitement d'un élément de construction constitué par des matériaux liée au moyen d'un liant bitumineux à une température élevée et dans une atmosphère contenant de l'eau et elle concerne également un élément de construction produit de cette façon.
Les éléments de construction faits d'un liant tels qu'un produit bitumineux et de matériaux liés pour former un agrégat sont bien connus dans la technique. On connaît divers procédés pour améliorer les caractéristiques de structure de ces éléments de construction. Un problème n'a cependant pas été résolu à savoir la tendance de ces éléments de changer de forme ou de subir un retrait à un moment quelconque après leur fabrication.
Ce problème est très sérieux quand les éléments en question font partie d'une construction au moment de leur modification de forme ou de leur retrait. Dans ce cas, on voit aisément que la cons- truction peut littéralement se déchirer en morceaux. Un tel effet @ dramatique peut ne pas avoir lieu maie la construction risque de présenter des craquelures et des crevasses lesquelles en di- minueront la résistance.
On a maintenant constaté la possibilité de produire des @ éléments essentiellement constitués d'un liant bitumineux et de
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@@tériaux liés en agrégat de façon telle que tout changement postérieur au temps de fabrication soit négligsble. Conformément à la présente invention, on mélange un liant et des matériaux à lier, on comprime le tout pour lui donner une certaine forme, on le traite à chaud à une température de 100-200 C pendant 4 à 32 heures, on le traite ensuite en atmosphère humide à une température de 107 à 260 C pendant 1 heure à 80 heures puis on refroidit à température ambiante.
De préférence, l'article comprimé est chauffé à 107-177 C pendant 4 à'20 heures.
Conformément à la présente invention, on peut utiliser n'importe quel liant connu comme un dérivé de goudron de houille ou un produit bitumineux pétrolier. Les liants peuvent également être constitués de mélanges de divers produite bitumineux entre eux ou avec des résines synthétiques.
Le liant peut être n'importe quel liant connu appartenant à la famille des produits appelés communément asphaltes, comprenat des résidus pétroliers ou naturels de consistance solide ou semisolide, thermplsatiques à température ambiante, sous forme de matière liante brune à noire, dans laquelle les constituants prédominante sont les bitumes. Les produits bitumineux utilisables peuvent être choisis parmi de nombreux produits naturels et industriels. Ainsi, on peut utiliser divers asphaltes naturels comme ceux qui proviennent de la Trinité,la gilsonite, la Oraha- mite et l'asphalte de Cuba.
Les asphaltes pétroliers convenant à la présente invention englobent ceux qui proviennent des produite bruts de Californie, des sables goudronneux, l'asphalte pétrolier de Vénézuela ou du Mexique ou de l'huile soufflée à l'air provenant de la partie est-centrale ou de la partie centrale conti. nentale (Middle Saat or Mid Continent) ou un produit analogue ou bien des combinaisons desdite produits.
Ces asphaltes pétroliers
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englobent également ceux qui proviennent des chargea d'hydrocarbures comme les bitumes, les résidus aaphaltiquea résultant d'un procédé de raffinage du pétrole, par exemple ceux qu'on obtient par la distillation sous vide des huiles brutea d'hydro-
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carbures pétroliers, ou par dinasphaltage au solvant de fraction de résidu brut, de produits goudronneux résultant du raffinage chimique comme l'oxydation d'hydrocarbures de poids moléculaire élevé, les asphaltes obtenus à partir de produits de houille hydrogénée ,
les produits asphaltiques obtenus lors du craquage thermique ou catalytique du pétrole en vue d'obtenir de l'essence ou d'autres fractions similaires ou n'importe quelle combinaison de ses produits.
Bien qu'on préfère utiliser les asphaltes pétroliers,
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d'aïttrbs <:' >duit,s bitumineux appropriée sont par exemple le gemdron de 1,-,il.Ue le goudron de bois et les brais provenant de divers procd6\ industriels. L'invention s'applique également avec succès aux as,halte codifiés chimiquement comme les asphalm tee halogènes par exemple chlorés ou les asphaltes sulfurés ou pbouphoeulturde ainsi qu'au.' asphaltes traités à l'aide d'époxydes ou dhalog8noë,poxydea ipmme l'oxyde d'éthylene et , l'épiohlorhydrine ou à l'aide d'halasëjiures de silane, de nilro- bensene, dthydrocarburen aliphatiques eolar8a comme la tétra- chlorure de carbone et les ha.ogénohy8rooarr's,a comme le chlorure de mithylêne etc.
En outra, on peut mélanger 1 asphaltée en quantités prépondérantes ou en quantités secondaire par exem-
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ple à raison de 1 à 10 $ en poids à d'autres matières naturelles ou bien synthétiques thermoplastiques ou thermodurciseablea comme les caoutchoucs, les réained, les polymères et les élastomères
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de nature huileuse, reaiawuee ou caoutchouteuse. Comme exea- ples non limitatif a de produits appropriés, on peut citer les
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la comma la n - .. r+. àartm irs üi oôrse ",#" . a :,.¯¯.
---n -J[ PW am die la duo mm db pnaum aima qmdkm omomm I11 !' i1 zizi' 1 t ! 1 i 1 *e+-M- qm 4m am ondb"n eer'.
. 'r bzz tiom mm dm r4acUtu lllp e% pw aumWL* mm *a - m i , 03 y 1 ! f' i 1 kt 8 . !t 'r ! e . '9! ¯ , fba st '1s ,sere w a1 '3e.
IMMaajMMt<MMMl<MlMWm<MM&Ma<M9NHMaHaWME du yrc.. t ir t 8e s â. am s NMiMMMjeM-MBazHahajtxtaMMawM.
: <<n Mgrot <dte jtpem-, Im xtHï) A I.Me jtB zwaatMa: 'am 3m a<ba<an - ta*Mm-m- a , - ...r.... s..,4 as".ae a. q.,.,ay,a".....,n,.,....... n F<arMLeaU.ey <MQE aqpbates <Mg<d&B M' "' ' t.... , ¯ aBMr'MmfnM&dMttMtzxMhMMa&MM 4*ozymtian <àxl- 8 %e*Tb*w &w)e <3H3-saiE tB eB mmo vw,4&lmmwm deâl joleu" t*iJà+M. td" Ulm St ouqpm" <aB ]@bu 0 ila m igi le de rbeaubumîm 'OMZ dm wàftn= dw 3e dlaâce re " Ce 'es iës omm o pot sie rarwoll.ie ile1 s a' .
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380C .9 cc davantue. 4r et parescaisr lm-e' 3S*C& 49'CcodMaata SawMphaltM " j,asphaltes oxydés aisai que là oopbalt de râdmtt dLr*M ayant un point de ramomaaamaat Mm de 3N*S et plm *t ma stil de pénétration M% D-3 a1 25N de 319 ou la 0eo4%oe& À*@ asphaltes préfères eoat la pré-a imMMami. les produita MLtMMtztMME dito alta llq at de bzz aux solides traît4o au prtauble *ou la 16a*e doua padult ±luxé au solvant. L* #a1v&m do AlUxàgo dà% %r* s rbf assez volatil* pour âtre rra,ant wa3mAa ou tours Ou stade de durciaseaent ou de cuî on4 Sas polnt 4*é@H#3nn <4ol% étre donc, inférleur à 315,5*S ou n#me arent intM-Mf à 204 *C< Ce doit être par <NEMtpl< un naphta de pdtmla 'DU ma autre hydrocarbure dont le point dldbunîtîm aat touprls ta" 1#intervalle d'environ 79*C à 315,15,*C par sxeecp3.re il* 93* à 204*C.
La concentration de l'asphalte dans la solution -de ÏlmEfge est de préférence de 30 % à 90 $ en poMa dliasphalte, et ploe* 1. particullèreaent de 50 à 75% en poids. Do préférence la viace- i aitd lurol à la température i laquelle on applique le ,iuxae doit être de 100 ou moins, par exaatple de 20 à 100 m4té lurol.
Les solvants de fluxage approwiée sont donc par exemple et de façon non limitative, les hydrocarburez eome le toluène,, le j benzène,, le xylène,, le ffli., le naphta ü! c Pj 1*n-hydrocaw- bures halogénés come le tétrachlorure de carbone et le dietz- ¯¯, rure de méthylène ou n'importe quelle comînaîuon deadlta esrlreGa"
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Les compositions d'asphalte ±luxé peuvent contenir d'au-
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tres additifs comme des agents de mmîllage et des ajsenta êmul# sîonnants ainsi que des agents antistripping.
L'aaphalte ±luxé doit âtre utilisé en quantité suffisante pour qu'il y ait au moins 5 $ k environ fl en poids d'aaphalt ou marne plus par
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rapport au sol, la résistance maximale à la compression étant
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obtenue habituellement quand il y a 8 % à 20 % et plue parti- culièrement 10 % à 14 % en poids d'asphalte.
La quantité et la nature du solvant de fluxage doivent être telles que la composition fluxée ailla viscosité de revêtement appropriée, car l'incapacité de revêtir en couche mince et uniforme une partie importante par exemple supérieure à 95 % des particules solides nuitfortement à la résistance de l'objet compacté ou tassé à l'état sec et plus spécialement encore à l'état humide. Un revêtement épais résultant d'un asphalte fluxé visqueux produit un gaspillage de matière et tend également à créer des structures ou des constructions de faible résistance.
Les matières solides à lier pour former un agrégat suivant la présente invention peuvent être constituées par n'importe quelles matières connues antérieurement comme les matières solides quelconques minérales ou organiques, la terre et le sol constituant les matières solides préférées du point de vue économique pour la production de structures denses et dures utilisables dans la construction des bâtiments. Les matières solides à lier pour former un agrégat peuvent être constituées par des combi- naisons de matières d'origine naturelle ou synthétique avec ou sans sols de type argileux. Ainsi, ces combinaisons comprennent 10 à 60 % d'argile avec des fineb de minerai de fer, de coke, de graphite ou d'autres matières.
Comme exemples non limitatifs d'autres matières à lier pour former des agrégats, on peut citer la cendre finement divisée, la scorie expansée, ou l'argile, la laine de roche, la laine d'acier, les abrasifs, l'argile expansée, les fibres de cellulose, la sciure de bois, les fibres de canne,la bagasse, le chanvre, le cocke, le minerai de fer, les terres d'infusoires, les argiles, le sol, le lmon le charbon, l'asbeste, les fibres de verre, les copeaux de bois,
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le quartz, les roches de carbonate, la cendre volcanique, le bambou etc. ainsi que des combinaisons desdites matières.
Conformément à la présente invention, on peut mélanger le liant et la matière à lier pour former l'agrégat soit par mastication comme dans un broyeur malaxeur ou par impact, ces deux techniques étant bien connues. Le mélange peut se faire à température ambiante si on utilise un asphalte fluxé ou peut être chauffé pour fondre le liant si celui-ci est à l'état solide ou bien, le mélange peut se faire à la température élevée. Après le mélange, on comprime les matières pour leur donner leur forme à température soit ambiante soit à température élevée. On effectue de préférence une compression suffisante pour produire un élément dont la densité est comprise entre environ 80 % et 98 % d e sa densité théorique.
L'élément formé et comprimé est ensuite soumis à un traitement thermique à une température comprise entre environ 177 C et 260 C pendant 4 heures à 32 heures. L'élément traité à chaud est ensuite placé en atmosphère humide à tempé- rature élevée de 107 C à 177 C pendant 4 heures à environ 20 heures. Le traitement en atmosphère humide peut avoir lieu au cours de la dernière partie du traitement thermique. Ainsi, s'il faut traiter à chaud l'élément comprimé pendant: 16 heures à 204 C, on introduit une atmosphère humide au cours de la der- nière moitié c'est-à-dire au cours des dernières huit heures du traitement.
L'atmosphère humide peut être constituée par de la sapeur introduite dans le four de traitement thermique soit par de l'eau que l'on introduit dans le four et qui se vaporise en raison de la chaleur du four. L'élément de structure ou de construction doit être maintenu au contact de l'atmosphère humide pendant au moins une heure avant d'être refroidit à la température ambiante.
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La pression totale au cours de l'opération de traitement à l'humidité peut être n'importe quelle pression appropriée. On préfère cependant une pression absolue de 1 à 30 atmosphères.
L'atmosphère humide est avantageusement constituée par une atmosphère saturée à raison de 25 à 100 % d'eau, la saturation d'eau atteignant de préférence 75 à 100 % de saturation.
Pour indiquer une gamme de densité appropriée (degré de tassement) au développement d'une résistance élevée, on a formulé une expression de "Pourcentage de la densité théorique" que l'on peut définir comme suit :
Le pourcentage de densité théorique est égal au % de densité que l'ensemble solide + liant aurait en l'absence de vide dans la structure tassée.
A titre d'exemple de calcul d'échantillon ! un mélangé tassé de sol d'argile (poids spécifique - 2,61 g par cm3) avec 10 % d'asphalte par rapport au sol (poids spécifique - 1,04 g par cm3) a un poids spécifique de 2,08 g/cm3. La densité théorique (en l'absence de vides) de ce mélange serait 100/261 + 10/1,04 110/x 261 1,04 x x - 2,29 % de densité théorique - 2,08/2,09 x 100 90,8 %
Dans le cas des sole argileux contenant environ 20 à 25% d'argile (particules de calibre inférieur à 0,005 mm) et 9 à 12% en poids d 'asphalte, le pourcentage de densité théorique voulu est ordinairement compris dans l'intervalle de 80.à 94 %.
Les exemples qui suivent sont donnés uniquement à titre d'exemples et non à titre limitatif du cadre de la présente invention.
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EXEMPLE 1
Pour démontrer Inefficacité du procédé suivant la présente invention, on a fait les essais suivants. On a fait des éprouvettes en mélangeant 6 % en poids d'asphalte à 94 % de matières solides formant un mélange de sable et de calcaire.
Le mélange a été comprimé pour former des briques et a été cuit à 204 C pendant 16 heures. Les briques cuites ont été refroidies à température ambiante. Après refroidissement, les briquea ont été exposées à des conditions de contact A l'humidité de façon cyclique, en étant misée dans une atmosphère de vapeur saturée à 1,05 kg/cm2 de pression manométrique et à 121 C pendant 5 heures, en étant ensuite refoidies à 24 C à l'air à 100 % d'humidité relative pendant 18 heures, en faisant ensuite l'objet de mesures, Mutant aéchées après cela à 93 C à l'air de 5 à 10 % d'humidité relative pendant 6 heures,
en étant de nouveau refroidies à l'air à 24 C et à 30-50% d'humidité relative pendant 18 heures au minimum et en refaisant l'objet de mesure..
On a répété ce cycle jusqu'à ce qu'il n'y ait aucun changement appréciable lors de mesures consécutives à sec (c'est-à-dire aucune augmentation de la déformation permanente). Les résultat. de ces essais sont indiqués au tableau 1 où l'on peut voir que l'allongement maximum en l'absence de traitement à la vapeur a été de 0,28 %.
Après un traitement à la vapeur, l'allongement maximum (réponse à l'humidité) a été de 0,28 % - 0,19 % 0,09 %
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TABLEAU 1
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8ultats deS8ais cycliauas de aturation à la vapeur pt8a
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<tb>
<tb> Allongement <SEP> Déformation <SEP> Réponse <SEP> rémaximum <SEP> permanente <SEP> versible <SEP> à
<tb> (1) <SEP> (2) <SEP> l'humidité
<tb>
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e (1) % %¯¯¯¯¯(3;
%
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<tb>
<tb> 0,13 <SEP> 0,09 <SEP> 0,04
<tb> 2 <SEP> 0,19 <SEP> 0,12 <SEP> 0,07
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0,14 <SEP> 0,07
<tb> 4 <SEP> 0,21 <SEP> 0,15 <SEP> 0,06
<tb> 5 <SEP> 0,24 <SEP> 0,17 <SEP> 0,07
<tb> 6 <SEP> 0,25 <SEP> 0,18 <SEP> 0,07
<tb> 7 <SEP> 0,25 <SEP> 0,18 <SEP> 0,07
<tb> 8 <SEP> 0,27 <SEP> 0,18 <SEP> 0,09
<tb> 9 <SEP> 0,27 <SEP> 0,18 <SEP> 0,09
<tb> 10 <SEP> 0,28 <SEP> 0,19. <SEP> 0,09
<tb>
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z Allongement maximunt, 9 ce L1 Lu o ) Déformation permanente, % - L2 Lo x 100
Lo
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) Réponse réversible raz l'humidité, $ * LI - L2 x 100
Lo - longueur initiale en cm (entre pointa de mesure) du spécimen.
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- longueur du spécimen après exposition bzz 1#05,,kg/cmz de vapeur d'eau pendant 5 heures et à l'air à 24 C, 100 % d'humidité relative pendant 18 heures.
- longueur en cm de spécimen après séchage à l'air pendant .
6 heures à 110 C, 5 - 10% d'humidité relative pendant 18 heures à 24 C, 30 - 50 % d'humidité relative.
EXEMPLE 2
On a examiné des compositions diverses d'éléments de ,ructure ou de construction pour déterminer l'effet du recuit ' de la recuisson sur ces éléments. Les expériences en question
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ont montré que la quantité de réduction de la réponse à l'humi- dité pouvant être obtenue par la recuisson et donc la quantité de contraintes ou tensions " en cours d'utilisation "dépendent de la composition du mélange qu'on utilise pour faire les éléments de structure ou de construction et de façon spécifique des types de sol et de matières liées qu'on utilise.
Les données montrent que la réponse à l'humidité d'éléments de structure bitumineux constitués d'une matière liés dont lea fines se composent d'un minimum d'argile et d'un maximum de roche broyée ou d'autres matières relativement inertes, peut être réduite d'un minimum de 50% par une recuisson.
EXEMPLE
Pour démontrer la forte diminution des tensions à l'inté- rieur d'éléments de structure ou de construction en cours d'utilisation de ceux-ci, diminution résultant d'une recuisson d'élément. de structure constitués par de l'asphalte cuit à chaud et par des matières liées pour former des éléments de structure essentiellement constitués de 6 % en poids d'asphalte et de 92 % en poids de matières liées, on comprime des compositions telles qu'indiquées à l'exemple 1 pour leur donner la forme voulue et on les cuit à 204 C pendant 16 heures. Un des éléments de structure subit ensuite un traitement thermique dans une atmosphère saturée à 1,05 kg/cm2 de pression manométrique pendant 9 heures.
Les deux éléments de structure sont ensuite refroidis à la température ambiante et sont testés pour déterminer les tensions ou contraintes internes formées dans chacun des éléments. Les rsul.. tata des essais sont indiqués au tableau II.
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TABLEAU Il
Le traitement à la vapeur d'eau réduit les tensions " en cour* d'utilisation 0
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<tb>
<tb> Cas <SEP> Tension <SEP> (kg/cm2)
<tb> A <SEP> Sana <SEP> traitement <SEP> à <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> d'eau <SEP> 156,80 <SEP> (1)
<tb> B. <SEP> Avec <SEP> traitement <SEP> à <SEP> la <SEP> vapeur <SEP> d'eau <SEP> * <SEP> 50,40
<tb>
à Traitement à 1, 05 kg/cm (manom.) (1) tension calculée à l'aide du module de Young - 0,56 x 105kg/cm2
On a également fait des essais visant à déterminer si l'opération de cuisson ou de durcissement à chaud peut se faire en atmosphère humidec'est-à-dire en une atmosphère comportant plus de 25% d'eau de saturation. Les résultats ont montré que la cuisson à chaud ne peut pas se faire en atmosphère humide.
Les essais montrent également que la cuisson des éléments à chaud, suivie d'un refroidissement brusque à l'eau froide n'augmente pas la résistance dela structure des éléments mais diminue plutôt cette résistance.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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BELGIAN PATENT Construction elements and their preparation.
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The present invention relates to a solid composition constituted by materials bound by a bituminous binder, offering better resistance in its structure. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a solid construction element. consisting of materials bound by a bituminous binder in the form of a compressed aggregate giving better results in construction and it also relates to an element produced by this process, 'More particularly,
the present invention relates to a method for treating a building element made of materials bound by means of a bituminous binder at an elevated temperature and in an atmosphere containing water and it also relates to a building element produced therefrom way.
Building elements made from a binder such as a bituminous product and materials bonded to form an aggregate are well known in the art. Various methods are known for improving the structural characteristics of these building elements. One problem, however, has not been resolved, namely the tendency of these elements to change shape or shrink at any time after their manufacture.
This problem is very serious when the elements in question are part of a construction at the time of their modification of form or their removal. In this case, it is easy to see that the construction can literally tear itself apart. Such a dramatic effect may not occur, but the construction may exhibit cracks and crevices which will reduce its strength.
We have now observed the possibility of producing @ elements essentially consisting of a bituminous binder and
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@@ Materials bound in aggregate such that any change after manufacturing time is negligible. In accordance with the present invention, a binder and materials to be bonded are mixed together, the whole is compressed to give it a certain shape, it is heat treated at a temperature of 100-200 C for 4 to 32 hours, then it is processed. in a humid atmosphere at a temperature of 107 to 260 C for 1 hour to 80 hours and then cooled to room temperature.
Preferably, the compressed article is heated at 107-177 C for 4-20 hours.
In accordance with the present invention, any binder known as a coal tar derivative or a petroleum bituminous product can be used. The binders can also consist of mixtures of various bituminous products with each other or with synthetic resins.
The binder can be any known binder belonging to the family of products commonly called asphalts, comprising petroleum or natural residues of solid or semi-solid consistency, thermoplastic at room temperature, in the form of a brown to black binder material, in which the constituents predominant are bitumens. The bituminous products which can be used can be chosen from numerous natural and industrial products. Thus, various natural asphalts can be used such as those from Trinidad, gilsonite, Orahamite and asphalt from Cuba.
Petroleum asphalts suitable for the present invention include those derived from crude products from California, tar sands, petroleum asphalt from Venezuela or Mexico, or air blown oil from the east-central or central portion. the central part conti. nentale (Middle Saat or Mid Continent) or a similar product or combinations of said products.
These petroleum asphalts
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also include those which come from hydrocarbon charges such as bitumens, aaphaltic residues resulting from a petroleum refining process, for example those obtained by the vacuum distillation of crude hydro-oils.
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petroleum carbides, or by solvent-deasphalting of crude residue fraction, tar products resulting from chemical refining such as oxidation of high molecular weight hydrocarbons, asphalts obtained from hydrogenated coal products,
asphaltic products obtained during the thermal or catalytic cracking of petroleum in order to obtain gasoline or other similar fractions or any combination of its products.
Although we prefer to use petroleum asphalts,
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Suitable asphalt mixtures are, for example, gemdron from 1, -, wood tar and pitches from various industrial processes. The invention is also successfully applied to chemically codified asphalts such as halogenated asphalts, for example chlorinated or sulphurous or pbouphoeulturde asphalts as well as to. asphalts treated with epoxides or dhalog8noë, poxydea ipmme ethylene oxide and, epiohlorohydrin or with halasëjiides of silane, nilro-bensene, dthydrocarburen aliphatic eolar8a such as tetrachloride of carbon and ha.ogenohy8rooarr's, a like mithylene chloride etc.
In addition, one can mix 1 asphalt in predominant quantities or in secondary quantities for example
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ple at a rate of $ 1 to $ 10 by weight to other natural or synthetic thermoplastic or thermoset materials such as rubbers, reeded, polymers and elastomers
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oily, reaiawuee or rubbery in nature. As non-limiting examples of suitable products, mention may be made of
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la comma la n - .. r +. àartm irs üi oôrse ", #". at.
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. 'r bzz tiom mm dm r4acUtu lllp e% pw aumWL * mm * a - m i, 03 y 1! f 'i 1 kt 8. ! t 'r! e. '9! ¯, fba st '1s, sere w a1' 3e.
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380C. 9 cc more. 4r et parescaisr lm-e '3S * C & 49'CcodMaata SawMphaltM "j, oxidized asphalts aisai that there oopbalt of râdmtt dLr * M having a ramomaaamaat point Mm of 3N * S and plm * t my penetration stil M% D- 3 a1 25N of 319 or 0eo4% oe & À * @ preferred asphalts eoat pre-imMMami. MLtMMtztMME dito alta llq at bzz to solids treated with prtauble * or 16a * e doua padult ± solvent-luxated. L * # a1v & m do AlUxàgo dà%% r * s rbf sufficiently volatile * to be rra, ant wa3mAa or turns Or hardening or cooking stage 4 Sas polnt 4 * é @ H # 3nn <4ol% be therefore, inferior to 315, 5 * S or n # me arent intM-Mf at 204 * C <It must be by <NEMtpl <a naphtha of pdtmla 'DU my other hydrocarbon whose point dldbunîtîm aat touprls ta "1 # interval of about 79 * C at 315.15, * C by sxeecp3.re il * 93 * to 204 * C.
The concentration of the asphalt in the film solution is preferably from 30% to 90% by weight of the asphalt, and particularly from 50 to 75% by weight. Preferably, the urol strength at the temperature at which the urol is applied should be 100 or less, for example 20 to 100 urol.
Appropriate fluxing solvents are therefore, for example and in a non-limiting manner, the hydrocarbons such as toluene ,, j benzene ,, xylene ,, ffli., Naphtha! c Pj 1 * n-halogenated hydrocawbides such as carbon tetrachloride and dietz- ¯¯, methylene ride or any cominaiuon deadlta esrlreGa "
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Compositions of ± luxated asphalt may contain additional
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very additives such as blending agents and emulsifiers as well as antistripping agents.
The aaphalte ± luxé must be used in sufficient quantity so that there is at least 5 $ k fl by weight of aaphalt or marl more per
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relative to the ground, the maximum resistance to compression being
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usually obtained when there is 8% to 20% and more particularly 10% to 14% by weight of asphalt.
The quantity and nature of the fluxing solvent should be such that the fluxed composition has the appropriate coating viscosity, since the inability to coat in a thin and uniform layer a significant part, for example greater than 95% of the solid particles, severely impairs the resistance of the compacted or packed object in the dry state and more especially still in the wet state. A thick pavement resulting from a viscous fluxed asphalt produces a waste of material and also tends to create low strength structures or constructions.
The solids to be bonded to form an aggregate according to the present invention may consist of any previously known materials such as any inorganic or organic solids, earth and soil being the economically preferred solids for construction. production of dense and hard structures usable in the construction of buildings. The solids to be bound together to form an aggregate may consist of combinations of materials of natural or synthetic origin with or without clay-type soils. Thus, these combinations include 10 to 60% clay with finebones of iron ore, coke, graphite or other materials.
As non-limiting examples of other materials to be bonded to form aggregates, there may be mentioned finely divided ash, expanded slag, or clay, rock wool, steel wool, abrasives, expanded clay. , cellulose fibers, sawdust, cane fibers, bagasse, hemp, cocke, iron ore, diatomaceous earth, clays, soil, lmon, coal, asbestos , glass fibers, wood chips,
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quartz, carbonate rocks, volcanic ash, bamboo etc. as well as combinations of said materials.
In accordance with the present invention, the binder and the material to be bonded can be mixed to form the aggregate either by chewing as in a kneading mill or by impact, both of these techniques being well known. The mixing can be done at room temperature if a fluxed asphalt is used or can be heated to melt the binder if it is in the solid state or the mixing can be done at the elevated temperature. After mixing, the materials are compressed to give them their shape at either room temperature or at elevated temperature. Preferably sufficient compression is performed to produce an element having a density between about 80% and 98% of its theoretical density.
The formed and compressed member is then subjected to a heat treatment at a temperature between about 177 C and 260 C for 4 hours to 32 hours. The heat treated element is then placed in a humid atmosphere at elevated temperature of 107 ° C. to 177 ° C. for 4 hours to about 20 hours. The treatment in a humid atmosphere can take place during the last part of the heat treatment. Thus, if the compressed element has to be heat treated for: 16 hours at 204 ° C., a humid atmosphere is introduced during the last half, that is to say during the last eight hours of the treatment.
The humid atmosphere can be constituted by the sap introduced into the heat treatment furnace or by water which is introduced into the furnace and which vaporizes due to the heat of the furnace. The structural or building element must be kept in contact with the humid atmosphere for at least one hour before being cooled to room temperature.
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The total pressure during the moisture treatment operation can be any suitable pressure. However, an absolute pressure of 1 to 30 atmospheres is preferred.
The humid atmosphere is advantageously constituted by an atmosphere saturated in an amount of 25 to 100% water, the water saturation preferably reaching 75 to 100% saturation.
To indicate an appropriate density range (degree of settlement) for the development of high strength, an expression of "Percent of theoretical density" has been formulated which can be defined as follows:
The theoretical percentage density is equal to the density% that the solid + binder assembly would have in the absence of a void in the packed structure.
As an example of sample calculation! a compacted mixture of clay soil (specific gravity - 2.61 g per cm3) with 10% asphalt relative to the soil (specific weight - 1.04 g per cm3) has a specific weight of 2.08 g / cm3. The theoretical density (in the absence of voids) of this mixture would be 100/261 + 10 / 1.04 110 / x 261 1.04 xx - 2.29% theoretical density - 2.08 / 2.09 x 100 90.8%
For clay hearths containing about 20 to 25% clay (particles smaller than 0.005 mm) and 9 to 12% by weight asphalt, the desired theoretical density percentage is usually in the range of 80. . to 94%.
The examples which follow are given only by way of examples and not by way of limitation of the scope of the present invention.
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EXAMPLE 1
To demonstrate the inefficiency of the process according to the present invention, the following tests were carried out. Test specimens were made by mixing 6% by weight asphalt with 94% solids forming a mixture of sand and limestone.
The mixture was compressed to form bricks and was baked at 204 ° C for 16 hours. The fired bricks were cooled to room temperature. After cooling, the bricks were exposed to conditions of contact with humidity in a cyclic fashion, being placed in a saturated steam atmosphere at 1.05 kg / cm2 gauge pressure and 121 ° C. for 5 hours, being then cooled to 24 C in air at 100% relative humidity for 18 hours, then being measured, after which mutant aéchées at 93 C in air at 5 to 10% relative humidity for 6 hours,
by being cooled again in air at 24 C and at 30-50% relative humidity for at least 18 hours and by repeating the measurement object.
This cycle was repeated until there was no appreciable change in consecutive dry measurements (i.e. no increase in permanent set). The results. of these tests are shown in Table 1 where it can be seen that the maximum elongation in the absence of steam treatment was 0.28%.
After steam treatment, the maximum elongation (response to humidity) was 0.28% - 0.19% 0.09%
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TABLE 1
EMI11.1
8 results of S8ais cycliauas of steam aturation pt8a
EMI11.2
<tb>
<tb> Elongation <SEP> Deformation <SEP> Response <SEP> maximum permanent <SEP> <SEP> versible <SEP> to
<tb> (1) <SEP> (2) <SEP> humidity
<tb>
EMI11.3
e (1)%% ¯¯¯¯¯ (3;
%
EMI11.4
<tb>
<tb> 0.13 <SEP> 0.09 <SEP> 0.04
<tb> 2 <SEP> 0.19 <SEP> 0.12 <SEP> 0.07
<tb> 3 <SEP> 0, <SEP> 21 <SEP> 0.14 <SEP> 0.07
<tb> 4 <SEP> 0.21 <SEP> 0.15 <SEP> 0.06
<tb> 5 <SEP> 0.24 <SEP> 0.17 <SEP> 0.07
<tb> 6 <SEP> 0.25 <SEP> 0.18 <SEP> 0.07
<tb> 7 <SEP> 0.25 <SEP> 0.18 <SEP> 0.07
<tb> 8 <SEP> 0.27 <SEP> 0.18 <SEP> 0.09
<tb> 9 <SEP> 0.27 <SEP> 0.18 <SEP> 0.09
<tb> 10 <SEP> 0.28 <SEP> 0.19. <SEP> 0.09
<tb>
EMI11.5
z Maximum elongation, 9 ce L1 Lu o) Permanent deformation,% - L2 Lo x 100
Lo
EMI11.6
) Reversible response to humidity, $ * LI - L2 x 100
Lo - initial length in cm (between measuring point) of the specimen.
EMI11.7
- length of the specimen after exposure bzz 1 # 05,, kg / cmz of water vapor for 5 hours and in air at 24 C, 100% relative humidity for 18 hours.
- length in cm of specimen after air drying for.
6 hours at 110 C, 5 - 10% relative humidity for 18 hours at 24 C, 30 - 50% relative humidity.
EXAMPLE 2
Various compositions of structural or structural elements were examined to determine the effect of annealing of annealing on these elements. The experiences in question
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have shown that the amount of reduction in moisture response obtainable by annealing and therefore the amount of "in-use" stresses or strains depend on the composition of the mixture which is used to make the structural or building elements and specifically the types of soil and related materials used.
The data show that the moisture response of bituminous structural elements consisting of a bound material whose fines consist of a minimum of clay and a maximum of crushed rock or other relatively inert material, can be reduced by a minimum of 50% by annealing.
EXAMPLE
To demonstrate the strong decrease in stresses inside structural or building elements during use thereof, decrease resulting from element annealing. of hot-baked asphalt and bonded materials to form structural elements consisting essentially of 6% by weight asphalt and 92% by weight bonded materials, compositions are compressed as indicated in Example 1 to give them the desired shape and baked at 204 C for 16 hours. One of the structural elements then undergoes a heat treatment in a saturated atmosphere at 1.05 kg / cm 2 gauge pressure for 9 hours.
The two structural elements are then cooled to room temperature and are tested to determine the internal stresses or stresses formed in each of the elements. The results of the tests are shown in Table II.
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TABLE II
Water vapor treatment reduces tensions "in use * 0
EMI13.1
<tb>
<tb> Case <SEP> Tension <SEP> (kg / cm2)
<tb> A <SEP> Sana <SEP> treatment <SEP> to <SEP> the <SEP> steam <SEP> of water <SEP> 156.80 <SEP> (1)
<tb> B. <SEP> With <SEP> treatment <SEP> to <SEP> the <SEP> steam <SEP> of water <SEP> * <SEP> 50.40
<tb>
à Treatment at 1.05 kg / cm (manom.) (1) tension calculated using Young's modulus - 0.56 x 105kg / cm2
Tests have also been carried out to determine whether the baking or hot curing operation can be carried out in a humid atmosphere, that is to say in an atmosphere comprising more than 25% saturation water. The results showed that hot cooking cannot be done in a humid atmosphere.
The tests also show that baking the elements while hot, followed by abrupt cooling in cold water does not increase the resistance of the structure of the elements but rather decreases this resistance.
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