Procédé de préparation de bétons à haute résistance et à durcissement rapide. Le béton est constitué par le mélange d'un liant, ciment par exemple, d'eau et d'agrégats, le terme d'agrégats désignant les matériaux chimiquement inertes comme le sable et le gravier. Sitôt après le gâchage, les grains du liant dispersés dans l'eau s'en tourent d'une solution colloïdale des consti tuants du liant. Peu à peu cette solution se coagule pour former un #gel". Selon certains auteurs, le durcissement serait produit par le fait que cette couche de gel, presque imper- méable,empêche l'eau d'être absorbée par les grains, d'où résulte une force d'attraction qui soude les particules les unes aux autres.
Ce premier phénomène serait suivi de la forma tion de combinaisons cristallines autour de chaque grain de liant; ces cristaux rempli raient peu à peu les interstices. Certains auteurs aussi n'attribuent le durcissement du liant qu'à la formation des cristaux, tandis que d'autres disent n'avoir observé que la présence du gel. On peut considérer qu'en réalité ces -deux conceptions ne sont pas abso- lument contraires, mais que la cristallisation, si elle se produit, n'est qu'une évolution de la .gélification.
Pour donner au béton fraîchement gâché une fluidité suffisante lui permettant d'être manié sans difficulté et de prendre la forme désirée en assurant le remplissage total des moules ou des coffrages dans lesquels il est coulé, il a toujours été nécessaire d'utiliser pour la préparation du béton une quantité d'eau notablement supérieure à celle qui est strictement indispensable pour produire les transformations physico-chimiques présidant à la prise du liant et au durcissement du béton.
Cette quantité d'eau est actuellement définie par le rapport
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du poids de l'eau à celui du liant. On s'explique aisément la constatation courante qu'un excès d'eau de gâchage,dimi nue considérablement les qualités du béton, entre autres sa résistance mécanique et son étanchéité; la minéralisation des couches de gel, c'est-à-dire leur concentration en sub stances dispersées, diminue avec l'augmenta tion de la quantité d'eau; d'autre part, une partie de l'eau en excès s'évapore avec le temps en laissant de petites cavités dans le béton durci, qui reste ainsi poreux et moins résistant, en particulier aux efforts méca niques et à l'action du bel.
En diminuant la quantité d'eau de gà- chage, on tend à atténuer ces inconvénients; on constate parallèlement une augmentation du poids spécifique apparent, c'est-à-dire du poids de la masse rapporté à l'unité de volume brut, vides intérieurs compris. Cette augmentation est due à la fois au fait que le béton contient moins de son constituant le plus léger (l'eau) et au fait que les vide dus à l'évaporation de l'excès d'eau sont moins nombreux.
Mais l'eau de oaehage constitue un lubri fiant et plus on cherche à en diminuer la quantité, plus on a de peine à. mettre le béton correctement en place, à cause du frottement des grains les uns sur les autres. Les vides à l'intérieur de la masse et les risques de formation de nids de gravier aug mentent alors par suite d'un arrangement défectueux des grains, et la résistance de même que le poids spécifique apparent di minuent à nouveau, par rapport à celui d'un béton plus fluide; pour remédier à ces incon vénients, on a tout d'abord cherché à aug menter la compacité du béton en le pilonnant ou en secouant les moules ou encore en frap pant avec un marteau sur les coffrages.
Plus tard, on a cherché à perfectionner ce seeouage par l'application de vibrations pour lesquelles on dispose actuellement de divers appareils. On peut, par exemple, faire vibrer les coffrages, mais le procédé présente le gros in convénient d'exiger une énergie très grande absorbée en majeure partie par les coffrages eux-mêmes, et qui ne se communique au béton qu'à une très faible profondeur.
On peut aussi introduire dans la masse du béton des appareils dits #pervibrateurs" de formes di- verses; ces appareils, étant basés sur l'action d'une masse excentrique en rotation, provo quent souvent la ségrégation des matériaux constituant le béton, c'est-à-dire la séparation des grains suivant leur niasse. En outre, la vi bration ne se transmet bien que dans le voi sinage du vibrateur et, lorsqu'on retire l'ap pareil, on crée dans la masse. à l'endroit où il était enfoncé, une cavité qui se remplit mal, ou essentiellement de laitance, et qui constitue de ce fait un point faible.
On peut également soumettre à, la vibration le moule a<B>a</B> vec la. masse qu'il contient, mais l'applica- tion de ce procédé exige une grande dépense d'éner oie et ne peut être que limitée aux petits objets moulés d'avance.
Toutes les méthodes de pilonnage et de vibration décrites ci-dessus ont pour objet de faciliter la nuise en place du béton en com muniquant de petits mouvements à tous les grains, de manière < n les séparer les uns des autres pendant de courts instants, pour sup primer les frottements de contact et permet tre à ces grains (le se tasser plus facilement sous l'effet de leur poids propre, combiné éventuellement avec l'effet de forces supplé mentaires appliquées à, la masse (compres- --ion, force centrifuge,
par exemple). Ce sont en fait des secousses plus ou moins rapides.
On sait aussi que les vibrations de ce genre appliquées à un bétons gâché avec un excès d'eau sont nettement nuisibles, parce qu'elles provoquent rapidement une ségré gation des matériaux; certaines couches sont ainsi appauvries en ciment et d'autres couches noyées dans un excès d'eau. Le résultat est meilleur avec un béton mou, et s'améliore encore notablement avec l'emploi d'un béton relativement sec.
Cependant, si la quantité d'eau de gâchage est inférieure à un certain minimum, le béton ne peut plus être mis en place par les moyens actuellement utilisés, les frottements augmentant dans une propor tion trop considérable. Les grains, même soirs l'effet des secousses, n'arrivent plus à glisser suffisamment les uns sur les autres pour prendre leur place; il reste entre eux des vides et la compacité diminuant, la résistance du béton diminue aussi.
L'expérience montre de même qu'avec les bétons fabriqués actuellement et les moyens utilisés jusqu'à ce jour, on n'a pas intérêt à augmenter au delà de certaines limites la fréquence des vibrations et la durée de leur application. Ces faits ressortent clairement des études effectuées par différents auteurs et résumées entre autres par F. Kaufmann en 1938 (article paru les 20.8. 38 et 5. 9. 38 dans #Beton und Eisen, Internationales Organ für Beton-Bau", Verlag Wilhelm Ernst und Salin, Berlin, voir en particulier la fig. 8).
Il résulte de tout ce qui précède que dans les conditions actuelles, le poids spécifique apparent d'un béton de constitution normale (D = 30 mm), mis en place avec les procédés connus, avec ou sans vibrations, ne dépasse pas les 93 % du poids spécifique moyen des matériaux secs (poids rapporté à l'unité de volume,de matière supposée absolument com pacte, c'est-à-dire exempte de vides inté rieurs).
En résumé, on sait actuellement que si l'on diminue la quantité d'eau au-dessous d'une certaine valeur, la résistance diminue; on sait, d'autre part, que des chocs et des vibrations augmentent en général la résis tance.
La présente invention a pour objet un procédé de préparation de bétons à haute ré sistance et à durcissement rapide, qui évite les inconvénients cités. Selon ce procédé, on gâche des matériaux secs avec une quantité d'eau inférieure à celle nécessaire pour obte nir un béton présentant une consistance de terre humide, et on soumet le mélange à des vibrations dont une partie au moins est à fréquence élevée, c'est-à-dire supérieure à 3000 vibrations par minute,
et dont l'accélé- ration maximum, est supérieure à 4 g, g,dé signant l'accélération de la pesanteur.
Les , exemples suivants montrent dans quelle mesure on peut diminuer la quantité d'eau de gâchage. Le tableau ci-dessous in dique les résultats atteints dans l'application ,du procédé -selon l'invention et -ceux obtenus pour un béton à consistance de terre humide dont la mise en place est difficile et dans cer tains cas ne peut se faire que par vibrations ou damage énergique. Ces résultats sont extraits d'une série d'essais effectués par le professeur Bolomey pour déterminer l'in fluence du mode de mise en rouvre du béton sur sa résistance.
EMI0003.0028
Dosage <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> 7 <SEP> jours
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<tb> d'exécution <SEP> du <SEP> pro ,2 <SEP> 55 <SEP> 110 <SEP> à <SEP> 125 <SEP> 820 <SEP> à <SEP> 880
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<tb> Roulés <SEP> Suivant <SEP> Bolomey <SEP> 126 <SEP> 1 <SEP> I <SEP> 0,575I <SEP> 2,47 <SEP> I <SEP> 61 <SEP> à <SEP> 69 <SEP> I <SEP> 345 <SEP> à <SEP> 401
<tb> Suivant <SEP> une <SEP> forme <SEP> 218 <SEP> kg <SEP> 0-30 <SEP> d'exécution <SEP> du <SEP> pro mm <SEP> cédé <SEP> selon <SEP> l'inven- <SEP> g5 <SEP> 1 <SEP> <U>044</U> <SEP> 2'54 <SEP> 95 <SEP> à <SEP> 105 <SEP> 630 <SEP> à <SEP> 680
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<tb> Roulés <SEP> Suivant <SEP> une <SEP> forme
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52 <SEP> 80 <SEP> à <SEP> 90 <SEP> 680 <SEP> à <SEP> 730
<tb> cédé <SEP> selon <SEP> l'inven mm <SEP> tion L'emploi de ce béton très sec doit s'ac compagner de vibrations particulières per mettant non seulement de vaincre les frotte ments entre les grains de sable, mais de faire apparaître le phénomène de la thixotropie dans le gel. L'une des particularités essen tielles de ces vibrations réside dans le fait. que leur accélération maximum est en tout. cas supérieure à 4 g, en vue d'obtenir une mise en mouvement, en particulier des élé ments fins, suffisamment puissante pour leur permettre de se mettre en position relative les uns par rapport aux autres avec des in terstices minima.
Par ce moyen, les pellicules d'eau, qui, grâce à leur tension superficielle, entourent certaines agglomérations de grains secs du liant sont rompues, ce qui facilite le mouillage de tous les autres grains.
On fait usage de préférence de vibrations dirigées, les vibrations non dirigées diffu sant rapidement dans la masse, d'où résul terait un amortissement considérable de l'effet vibratoire. Ces vibrations dirigées peuvent être produites par un appareil fixe, par exemple par une table vibrante, utilisée de préférence pour la fabrication d'objets de dimensions restreintes ou pour l'opération de #prévibration" telle que décrite dans le brevet suisse No 237342.
La masse de béton disposée sur une table doit être couverte au moins en partie par un organe mobile, soumis à une légère pression, de manière que les, éléments avec lesquels il est en contact ne puissent pas se détacher, sous l'effet des vibrations à grande accélé ration.
De même, le béton qui doit être vibré peut être enfermé dans un récipient dont au mains une partie de la paroi est mobile, cette partie étant soumise à une légère pression. Les vibrations peuvent être transmises à la masse par l'intermédiaire de la partie mobile du récipient qui la contient. Elles pourraient aussi l'être par l'intermédiaire d'un fluide, par exemple pneumatiquement, la. matière à vibrer étant alors placée dans un récipient fermé.
Pour permettre la préparation continue d'in béton à haute résistance et à durcisse ment rapide, on peut soumettre la masse ou une partie de cette dernière à l'action de vi brations, alors que celle-ci traverse un tube dont elle remplit la section sur au moins une partie de sa longueur.
Enfin, des corps de section cylindrique ou polygonale peuvent être préparés en pla çant la. masse dans un moule vertical et en soumettant les parois latérales du moule à des vibrations. Dans ce cas, il n'est en gé néral pas nécessaire de prévoir une paroi mobile soumise à une légère pression et fer mant l'ouverture supérieure du moule, spé cialement lorsque la surface de cette ouver ture est faible eu égard à la hauteur du moule.
Ces vibrations peuvent aussi être pro duites par un appareil mobile qu'on applique à la surface du béton.
Dans tous les cas. il se forme à l'endroit de la masse soumise aux vibrations une agglutination constituant un milieu continu qui se développe progressivement à, travers toute la masse et dans lequel le; vibrations se transmettent avec un faible amortissement.
partir du moment. où ce milieu continu atteint une paroi opposée à la surface rece vant les vibrations, il peut. s'établir à travers la masse un régime d'ondes stationnaire par réflexion sur cette paroi. Ces ondes per mettent -de parfaire l'arrangement des grains avec une très faible dépense d'énergie. L'ex périence montre que les résultats sont d'au tant meilleurs que la. fréquence de ces vibra tions est plus élevée, par exemple supérieure à, 5000 vibrations par minute. On peut faire usage avec intérêt de vibrations ultrasonores.
Dans le cas de vibrations dirigées, il n'est pas indispensable de déposer le béton en couches minces vibrées séparément, car de telles vibrations dirigées se propagent à une grande profondeur.
Les vibrations à fréquence élevée ont peu d'action sur les grains les plu: gros et par conséquent les plus inertes. Elles n'ont. pas pour effet de secouer toute la masse de béton, mais de faire vibrer plus spécialement les grains fins et agissent avec intensité sur les couches, de gel entourant les grains du liant en provoquant le phénomène déjà mentionné de la thixotropie.
Le traitement selon le procédé décrit pré sente encore l'avantage de permettre une sou dure parfaite des couches successives de béton, de sorte qu'il ne se crée pas de discontinuités (joints du bétonnage) dans la masse de béton. Bien mieux, le procédé permet de souder du béton frais sur du béton durci en assurant une très grande adhérence de la reprise du bétonnage.
On agit sur les micelles constituant le gel d'autant plus rapidement et avec une dépense d'énergie d'autant plus faible que les vibra tions appliquées au béton sont plus courtes, c'est-à-dire à fréquence plus élevée, puis qu'on intéresse uniquement les éléments les plus fins, sans mettre en mouvement les plus gros. En poussant ce cas à l'extrême, on observe un passage très rapide de l'état de thixotropie à un état de coagulation final.
Ce phénomène a reçu le nom de #rhéopexie". On peut en faire usage avec intérêt, en appli quant au béton mis en place par des vibra tions des ultrasons provoquant très rapide ment la prise du liant, ce qui facilite encore le démoulage immédiat du béton.
Les vibrations peuvent être engendrées par un vibrateur à fréquence variable, per mettant d'agir successivement sur les grains de différentes grosseurs du béton. On peut, par exemple, procéder de la façon suivante:
à l'aide de vibrations à basse et moyenne fré quence, an réalise un premier tassement de la masse du béton; puis on agit sur les élé ments fins et sur le bel avec des vibrations à fréquence élevée, c'est-à-dire supérieure à 3000 vibrations par minute, et dont l'accélé ration est supérieure à 4 g; cette dernière opération, en provoquant l'arrangement des petits éléments, peut laisser quelques vides au voisinage des gros grains, qu'on arrange à nouveau par des vibrations à basse fréquence; on complète alors l'arrangement des grains fins et on entretient l'état thixotropique du gel en revenant aux vibrations à fréquence élevée, et ainsi de suite.
On fait donc varier plusieurs fois de suite la fréquence d'une extrémité à l'autre de la gamme, jusqu'à l'ob tention d'une compacité pratiquement com- plète du béton.
On peut aussi, de manière avantageuse, employer simultanément des vibrateurs à basses, moyennes et hautes fréquences, les plus basses fréquences destinées au tassement -des grains les plus gros étant produites par des vibrateurs peu coûteux, comme ceux qu'on trouve actuellement dans le commerce.
Toutes ces vibrations à fréquences diffé rentes peuvent être également dirigées, de manière à augmenter leur efficacité, ou à trai ter plus spécialement certaines parties d'un ouvrage.
Le procédé décrit présente, par rapport aux méthodes actuellement employées, les avantages suivants: aJ Il permet de réaliser -des bétons à très haute résistance, en particulier à la co-in- pression et à la flexion, et à durcissement rapide, sans qu'un surdosage en ciment :soit nécessaire.
b) Il permet d'élever le module -d'élasti cité du béton, qui peut dépasser 600 T/em2. c) Il permet, grâce aux résistances mé caniques très élevées atteintes par le béton, de diminuer ou même de supprimer dans cer- tai;ns cas les étriers et les barres tendues -du béton armé.
d) Il permet également d'utiliser plus complètement les avantages des aciers d'ar mature à haute résistance.
e) Les bétons obtenus sont parfaitement étanches et résistants au gel.
f) La meilleure ordonnance des éléments du béton, et particulièrement des éléments très fins, permet de réaliser une économie très appréciable -de ciment, sans sacrifier pour cela la résistance.
En résumé, il ressort de ce qui précède qu'en soumettant à -des vibrations de carac tère bien déterminé un mélange contenant notablement moins d'eau que ce qui est actuellement considéré comme le minimum possible, on obtient des résistances et une rapidité de durcissement du béton qui consti tuent un progrès technique considérable.
On obtient, en outre, un béton très com pact, et on économise une quantité notable de ciment, tout en améliorant les qualités du béton; en particulier, sa résistance mécanique, son module d'élasticité et sa résistance au gel sont augmentés.
Le béton préparé suivant le procédé de l'invention présente enfin un poids spéci fique apparent très élevé. Des corps en béton fabriqués suivant le procédé ont montré par exemple un poids spécifique apparent de 95% du poids des matériaux secs, alors que pour un béton préparé suivant les procédés connus, il ne dépasse généralement pas 90 à 93%.
Process for the preparation of high strength and fast hardening concrete. Concrete is formed by the mixture of a binder, cement for example, water and aggregates, the term aggregates designating chemically inert materials such as sand and gravel. Immediately after mixing, the grains of the binder dispersed in the water turn into a colloidal solution of the constituents of the binder. Little by little this solution coagulates to form a #gel. "According to some authors, the hardening is produced by the fact that this layer of gel, almost impermeable, prevents water from being absorbed by the grains, from where a force of attraction results which welds the particles together.
This first phenomenon would be followed by the formation of crystalline combinations around each grain of binder; these crystals gradually fill the interstices. Some authors also attribute the hardening of the binder only to the formation of the crystals, while others say that they have observed only the presence of the gel. It can be considered that in reality these two conceptions are not absolutely contrary, but that the crystallization, if it occurs, is only an evolution of the gelation.
To give the freshly mixed concrete sufficient fluidity allowing it to be handled without difficulty and to take the desired shape while ensuring the complete filling of the molds or formwork in which it is poured, it has always been necessary to use for the preparation concrete a quantity of water notably greater than that which is strictly essential to produce the physicochemical transformations which preside over the setting of the binder and the hardening of the concrete.
This amount of water is currently defined by the report
EMI0001.0021
from the weight of the water to that of the binder. It is easy to explain the current observation that an excess of mixing water considerably reduces the qualities of concrete, among other things its mechanical resistance and its tightness; the mineralization of the gel layers, that is to say their concentration of dispersed substances, decreases with the increase in the quantity of water; on the other hand, part of the excess water evaporates over time, leaving small cavities in the hardened concrete, which thus remains porous and less resistant, in particular to mechanical forces and to the action of the beautiful .
By reducing the quantity of mixing water, we tend to reduce these drawbacks; at the same time, there is an increase in the apparent specific weight, that is to say in the weight of the mass relative to the unit of gross volume, internal voids included. This increase is due both to the fact that concrete contains less of its lightest constituent (water) and to the fact that the voids due to the evaporation of excess water are less numerous.
But oaehage water is a lubricant, and the more we try to reduce the quantity, the more trouble we have. put the concrete correctly in place, because of the friction of the grains on each other. The voids inside the mass and the risk of gravel nest formation then increase as a result of faulty arrangement of the grains, and the strength as well as the apparent specific gravity decreases again, compared to that. more fluid concrete; to remedy these drawbacks, first of all attempts were made to increase the compactness of the concrete by ramming it or shaking the molds or even by striking the formwork with a hammer.
Later, attempts were made to improve this sighting by applying vibrations for which various devices are currently available. We can, for example, vibrate the formwork, but the process has the major inconvenient of requiring a very large energy absorbed mainly by the forms themselves, and which is communicated to the concrete at a very low depth.
It is also possible to introduce into the mass of the concrete so-called #pervibrator devices of various shapes; these devices, being based on the action of an eccentric rotating mass, often cause the segregation of the materials constituting the concrete, c 'that is to say the separation of the grains according to their mass. In addition, the vibration is only transmitted well in the vicinity of the vibrator and, when the device is removed, one creates in the mass. 'place where it was embedded, a cavity that does not fill well, or mainly with milt, and which is therefore a weak point.
The mold can also be subjected to vibration. mass which it contains, but the application of this process requires a great expenditure of energy and can only be limited to small objects molded in advance.
All the methods of ramming and vibration described above are intended to facilitate the damage in place of the concrete by communicating small movements to all the grains, so as to separate them from each other for short moments, to suppress contact friction and allow these grains to settle more easily under the effect of their own weight, possibly combined with the effect of additional forces applied to the mass (compression, force centrifugal,
for example). They are in fact more or less rapid shaking.
It is also known that the vibrations of this kind applied to a concrete mixed with an excess of water are clearly harmful, because they quickly cause a segregation of materials; some layers are thus depleted in cement and other layers are submerged in excess water. The result is better with a soft concrete, and improves still noticeably with the use of a relatively dry concrete.
However, if the quantity of mixing water is less than a certain minimum, the concrete can no longer be placed by the means currently used, the friction increasing in too considerable a proportion. The grains, even at night the effect of the shaking, no longer manage to slide sufficiently over each other to take their place; voids remain between them and the compactness decreases, the strength of the concrete also decreases.
Experience also shows that with the concretes currently manufactured and the means used to date, there is no interest in increasing the frequency of vibrations and the duration of their application beyond certain limits. These facts emerge clearly from studies carried out by various authors and summarized among others by F. Kaufmann in 1938 (article published on 20.8. 38 and 5. 9. 38 in #Beton und Eisen, Internationales Organ für Beton-Bau ", Verlag Wilhelm Ernst und Salin, Berlin, see in particular Fig. 8).
It follows from all of the above that under current conditions, the apparent specific weight of a concrete of normal constitution (D = 30 mm), placed with known methods, with or without vibrations, does not exceed 93%. the average specific weight of the dry materials (weight relative to the unit of volume, of material supposed to be absolutely compact, that is to say free of internal voids).
In summary, it is currently known that if the quantity of water is reduced below a certain value, the resistance decreases; it is known, on the other hand, that shocks and vibrations generally increase resistance.
The present invention relates to a process for the preparation of high-strength and rapid-hardening concrete, which avoids the aforementioned drawbacks. According to this process, dry materials are wasted with a quantity of water less than that necessary to obtain a concrete having a wet earth consistency, and the mixture is subjected to vibrations, at least part of which is at high frequency, c '' i.e. greater than 3000 vibrations per minute,
and whose maximum acceleration is greater than 4 g, g, denoting the acceleration of gravity.
The following examples show to what extent the quantity of mixing water can be reduced. The table below shows the results obtained in the application of the method -according to the invention and -those obtained for a concrete with a wet earth consistency, the placement of which is difficult and in certain cases cannot be done. than by vibration or energetic damage. These results are taken from a series of tests carried out by Professor Bolomey to determine the influence of the mode of reopening of concrete on its strength.
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Dosage <SEP> Resistance <SEP> at <SEP> 7 <SEP> days
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<tb> yielded <SEP> according to <SEP> the invention <SEP> tion The use of this very dry concrete must be accompanied by special vibrations which not only overcome the friction between the grains of sand, but to reveal the phenomenon of thixotropy in the gel. One of the essential features of these vibrations is the fact. that their maximum acceleration is in everything. case greater than 4 g, with a view to obtaining a setting in motion, in particular of the fine elements, sufficiently powerful to allow them to be placed in relative position with respect to each other with minimum interstices.
By this means, the water films, which, thanks to their surface tension, surround certain agglomerations of dry grains of the binder are broken, which facilitates the wetting of all the other grains.
Directed vibrations are preferably used, the non-directed vibrations diffusing rapidly through the mass, which would result in a considerable damping of the vibratory effect. These directed vibrations can be produced by a stationary apparatus, for example by a vibrating table, preferably used for the manufacture of objects of small dimensions or for the operation of # previbration "as described in Swiss patent No. 237342.
The mass of concrete placed on a table must be covered at least in part by a movable member, subjected to a slight pressure, so that the elements with which it is in contact cannot be detached under the effect of vibrations at great acceleration.
Likewise, the concrete which is to be vibrated can be enclosed in a container in which part of the wall is movable in the hands, this part being subjected to a slight pressure. The vibrations can be transmitted to the mass through the mobile part of the container which contains it. They could also be via a fluid, for example pneumatically, 1a. material to be vibrated then being placed in a closed container.
To enable the continuous preparation of high-strength, fast-hardening concrete, the mass or part of it can be subjected to the action of vibrations, while it passes through a tube whose section it fills. over at least part of its length.
Finally, bodies of cylindrical or polygonal section can be prepared by placing the. mass in a vertical mold and subjecting the side walls of the mold to vibrations. In this case, it is generally not necessary to provide a movable wall subjected to a slight pressure and closing the upper opening of the mold, especially when the surface of this opening is small in view of the height of the mold. mold.
These vibrations can also be produced by a mobile device which is applied to the surface of the concrete.
In all cases. an agglutination is formed at the place of the mass subjected to vibrations constituting a continuous medium which develops progressively through the whole mass and in which the; vibrations are transmitted with low damping.
from the moment. where this continuous medium reaches a wall opposite to the surface receiving the vibrations, it can. a standing wave regime is established through the mass by reflection on this wall. These waves make it possible to perfect the arrangement of the grains with a very low expenditure of energy. Experience shows that the results are at least as good as the. frequency of these vibrations is higher, for example greater than, 5000 vibrations per minute. Ultrasonic vibrations can be usefully used.
In the case of directed vibrations, it is not essential to deposit the concrete in thin, separately vibrated layers, since such directed vibrations propagate to a great depth.
High frequency vibrations have little effect on the largest grains: large and therefore the most inert. They don't. not the effect of shaking the whole mass of concrete, but of making the fine grains vibrate more especially and act with intensity on the layers of gel surrounding the grains of the binder, causing the phenomenon already mentioned of thixotropy.
The treatment according to the method described also has the advantage of allowing perfect hardness of the successive layers of concrete, so that no discontinuities (joints of the concreting) are created in the mass of concrete. Much better, the process makes it possible to weld fresh concrete on hardened concrete while ensuring very high adhesion of the resumption of concreting.
The micelles constituting the gel are acted on all the more quickly and with an expenditure of energy which is all the less as the vibrations applied to the concrete are shorter, that is to say at a higher frequency, then when 'we are interested only in the finest elements, without setting the larger ones in motion. Taking this case to the extreme, we observe a very rapid transition from the state of thixotropy to a state of final coagulation.
This phenomenon has received the name of # rheopexy ". It can be used with interest, by applying the concrete placed by ultrasonic vibrations very quickly causing the binder to set, which further facilitates the immediate release of the binder. concrete.
The vibrations can be generated by a variable frequency vibrator, making it possible to act successively on the grains of different sizes of the concrete. You can, for example, proceed as follows:
using low and medium frequency vibrations, an initial settling of the mass of the concrete is carried out; then action is taken on the fine elements and on the bel with high frequency vibrations, that is to say greater than 3000 vibrations per minute, and the acceleration of which is greater than 4 g; this last operation, by causing the arrangement of the small elements, can leave some voids in the vicinity of the large grains, which are again arranged by low-frequency vibrations; the arrangement of the fine grains is then completed and the thixotropic state of the gel is maintained by returning to high frequency vibrations, and so on.
The frequency is therefore varied several times in succession from one end of the range to the other, until a practically complete compactness of the concrete is obtained.
It is also advantageously possible to simultaneously employ low, medium and high frequency vibrators, the lower frequencies intended for the compaction of the largest grains being produced by inexpensive vibrators, such as those currently found in the field. trade.
All these vibrations at different frequencies can also be directed, so as to increase their efficiency, or to treat more specifically certain parts of a structure.
The process described has the following advantages over the methods currently employed: aJ It makes it possible to produce very high strength concretes, in particular to co-compression and to bending, and to rapid hardening, without any 'an overdose of cement: is necessary.
b) It allows the modulus of elasticity of the concrete to be raised, which can exceed 600 T / em2. c) It makes it possible, thanks to the very high mechanical strengths reached by the concrete, to reduce or even eliminate in certain cases the stirrups and the tensioned bars of reinforced concrete.
d) It also enables the advantages of high strength mature steel steels to be used more fully.
e) The concretes obtained are perfectly watertight and resistant to frost.
f) The best order of the concrete elements, and particularly the very fine elements, makes it possible to achieve a very appreciable saving in cement, without sacrificing strength for this.
In summary, it emerges from the foregoing that by subjecting to -vibrations of a well-defined character a mixture containing notably less water than what is currently considered to be the minimum possible, strengths and rapidity of hardening are obtained. concrete which constitutes a considerable technical progress.
A very compact concrete is also obtained, and a significant amount of cement is saved, while improving the qualities of the concrete; in particular, its mechanical strength, its modulus of elasticity and its frost resistance are increased.
The concrete prepared according to the process of the invention finally has a very high apparent specific weight. Concrete bodies produced according to the process have shown, for example, an apparent specific weight of 95% of the weight of the dry materials, while for a concrete prepared according to the known processes, it does not generally exceed 90 to 93%.