3lélange pour la formation d'un mortier hydraulique destiné à la fabrication de bétons à haute résistance mécanique.. Tout béton est constitué, d'une part, d'un mélange destiné à former un mortier hydrau lique, d'autre part, d'eau de gâchage, le mé lange en question étant habituellement formé de matières granuleuses, chimiquement acti ves et de matières granuleuses chimiquement inactives, dites inertes, telles que de la farine de pierres, du sable, -du gravier.
Certaines règles président à la détermina tion des grosseurs, qualités et,quantités cor respondantes de ces divers éléments, entrant dans la constitution d'un béton.
Lorsqu'on veut en particulier constituer un béton à haute résistance mécanique, on utilise généralement un ciment dit "super- ciment". Un tel ciment est caractérisé par une mouture très fine. En effet, l'expérience a montré qu'en augmentant la mouture, on augmente la surface des matières chimique ment actives et, de ce fait, l'effet liant qui s'en trouve amélioré et accéléré.
Ainsi, des ciments destinés à des, bétons à haute résistance mécanique peuvent attein dre ou dépasser même une surface chimi quement active de 200 000 cm' par 100 g, par une mouture très poussée.
Les avantages d'une telle mouture sont si considérables que dès qu'on s'est rendu compte de leur impor tance, la finesse de mouture a été -le plus en plus poussée, au point que,, des Etats, même pour les usages courants, ont exclu du marché les ciments n'atteignant pas la finesse de mouture prescrite par des normes, exigeant moins de 10 % de résidu sur le tamis à 900 mailles par cm2 (ouverture linéaire 0,2 mm).
Le diamètre de la plus grande partie des grains se trouve ainsi généralement compris entre 0,0,5 et 0,1<B>mm.</B>
Avec les ciments moulus dans ces condi tions ou encore plus fins, la résistance mé- canique maximale est toutefois limitée par la règle suivante: Jusqu'à un dosage de 300 kg de ciment par m3 de béton, la résistance au bout d'un temps de durcissement donné, par exemple 28 jours, croît "en proportion du dosage.
Au delà de cette quantité, la résistance ne croît plus proportionnellement avec la quantité de ciment utilisée par m3 de béton, et à partir d'un dosage de 60,0 à 80j0 kg de ciment par m3 de béton., la résistance non seulement cesse d'augmenter, mais décroît même à la longue dans certains: cas, en particulier d'au tant plus que le diamètre des grains des matières inertes- est plus grand.
Le dosage maximum utile s'en trouve généralement limité entre 500 et 600 kg de ciment par m3 de béton lorsque les grains de gravier ont un diamètre maximum d'environ 30 mm. Pour des mélanges présentant des grains plus grands, le dosage optimum est plus faible encore, et lorsqu'on dépasse ce dosage dans. le désir d'augmenter la résis tance, le but visé ne peut pratiquement pas être atteint, d'une façon durable, en particu lier du fait que la surface à lubrifier par l'eau pour une bonne mise en place devient exagérément grande et, par conséquent, la quantité d'eau nécessaire également.
Entre autres inconvénients importants, signalons aussi que la chaleur de la réaction chimique, laquelle est en principe propor tionnelle à la surface de réaction, devient excessive et dilate le béton qui, lors de son refroidissement et de l'exsiocation, présente un retrait et des- fentes dans de telles pro portions qu'au lieu d'une augmentation de résistance, on peut même en observer une diminution particulièrement de celle à la flexion.
Si donc, augmentant la finesse de mou ture du ciment et employant ce dernier à très forts dosages, on augmente le rapport de la surface chimiquement active -des grains du ciment à la surface chimiquement in active des. grains de sable et de gravier, ce qui est bien une des conditions d'un béton à haute résistance, on voit qu'on augmente simultanément les inconvénients ci-dessus, impliquant la nécessité d'ajouter une quantité d'eau également trop grande.
L'objet de la présente invention est un mélange pour la formation d'un mortier hydraulique éliminant les inconvénients ci dessus des ciments dits, "à haute résistance". Ce mélange est caractérisé en ce qu'il est formé au moins en partie de grains chimique ment actifs, la, surface de ces grains:
par unité du poids étant inférieure à celle que présenterait un ciment moulu selon les normes et destiné aux bétons à haute résis tance (moins de 10% de résidu par tamis à 9,010 mailles cm\), au moins le 10,% de ces grains ayant un diamètre supérieur à 0,2 mm tout en présentant une résistance mécanique et un poids. spécifique apparent se rappro chant de la résistance mécanique et du poids spécifique réels de la matière dont ils sont constitués.
Selon sa composition de même que selon le béton qu'il servira à fabriquer, ce mélange pourra être utilisé pur, avec de l'eau de gàchage, ou au contraire en y ajoutant, en plus de cette dernière, -soit une quantité sup plémentaire de liant, soit une quantité sup plémentaire d'éléments inertes, soit encore les deux ensemble.
Voici, à, titre d'exemple, une comparai son entre la composition d'un béton ordi naire et celle d'un béton obtenu à partir d'un mélange conforme à la présente invention: Avec un ciment habituel à mouture fine uniforme, on établit qu'avec des agrégats concassés bien gradués, un dosage de 20 du poids total des matériaux secs assure, à la longue, les meilleures résistances méca niques, sans. régression notable, due au re trait, de la résistance à la flexion. On a calculé, par différents procédés,, ,que 100 g (le ce ciment ont une surface de 15,0 00,0 cm.
On aurait donc par kg de matière sèche une surface active maximum de 300 0,00 em2 que les conditions extérieures ne permettraient pas de dépasser dans le cas particulier envi sagé, nonobstant la. règle énoncée plus haut, selon laquelle une augmentation du dosage semblerait devoir conduire @à une élévation de la résistance.
Or, on va démontrer ci-après qu'un mé lange conforme à la présente invention per met cette extrapolation, jusqu'ici pratique ment impossible, soit par exemple de rempla cer les 2070 constitués par le ciment habituel ci-dessus par 52% d'un mélange, également de matière active, présentant le caractères suivants
EMI0003.0001
/o <SEP> du <SEP> poids <SEP> Dosage <SEP> en <SEP> matière <SEP> Surface <SEP> active
<tb> du <SEP> mélange <SEP> active <SEP> du <SEP> béton <SEP> par <SEP> kg <SEP> de <SEP> béton
<tb> Grains <SEP> actifs <SEP> au-dessous <SEP> de <SEP> 0,1 <SEP> mm <SEP> <SEP> 33,,6,%" <SEP> 17,
5,% <SEP> 2163000,cmz
<tb> Grains <SEP> actifs <SEP> supérieurs <SEP> à <SEP> 0,1 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 0,35 <SEP> mm <SEP> 22 <SEP> % <SEP> 11,5% <SEP> 25 <SEP> 0010 <SEP> cmz
<tb> Grains <SEP> actifs <SEP> srupérieurs <SEP> à <SEP> 0;36 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 1,7 <SEP> mm <SEP> 27 <SEP> % <SEP> 14 <SEP> % <SEP> 7 <SEP> O1O0.cm2
<tb> Grains <SEP> actifs <SEP> supérieurs <SEP> -à <SEP> 1,7 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> 17,4% <SEP> <U>9</U> <SEP> % <SEP> 2 <SEP> .000 <SEP> cmz
<tb> 100 <SEP> % <SEP> 52 <SEP> % <SEP> 297 <SEP> 000 <SEP> cm' On voit donc que par l'emploi du mélange ci-dessus, présentant des grains actifs, allant dans cet exemple jusqu'à 3 mm,
et répondant selon l'invention à la -condition de présenter une résistance mécanique et un poids spéci fique apparent ,se rapprochant de la réisis- tance mécanique et du poids spécifique réels de la matière dont ils sont constitués@, il est possible d'augmenter utilement le dosage en matière active d'un béton, sans augmenter la valeur absolue de la surface des éléments actifs.
On peut de la sorte -augmenter sans incon- vénients le dosage en matière active jusqu'à
EMI0003.0014
% <SEP> du <SEP> poids <SEP> Dosage <SEP> en <SEP> , <SEP> Surface <SEP> active
<tb> du <SEP> mélange <SEP> mélange <SEP> du <SEP> béton <SEP> par <SEP> kg <SEP> de <SEP> béton
<tb> Grains <SEP> actifs <SEP> au-dessous <SEP> de <SEP> 0,1 <SEP> mm <SEP> 28,8% <SEP> 15 <SEP> % <SEP> 225 <SEP> 50,0 <SEP> <B>cm'</B>
<tb> Grains <SEP> inertes <SEP> au-dessous <SEP> de <SEP> 0,1 <SEP> mm <SEP> 4, & % <SEP> <B>2,5%</B> <SEP> Grains <SEP> actifs <SEP> supérieurs <SEP> à <SEP> 0,1 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 0,35 <SEP> mm <SEP> 19,
2% <SEP> 10 <SEP> % <SEP> <B>217510</B> <SEP> cm'
<tb> Grains <SEP> inertes <SEP> supérieurs <SEP> -à <SEP> 0,, <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqunà <SEP> 0;35 <SEP> mm <SEP> 2,9#% <SEP> <B>1,5%</B> <SEP> Grains <SEP> actifs <SEP> supérieurs <SEP> à <SEP> 0;35 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 1,7 <SEP> mm <SEP> <B>93,1%</B> <SEP> 12 <SEP> % <SEP> 6 <SEP> 000 <SEP> cm'
<tb> Grains <SEP> inertes <SEP> supérieurs.
<SEP> à <SEP> <B>0,35-</B> <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 1,7 <SEP> mm <SEP> <B>'3,9%</B> <SEP> 2 <SEP> % <SEP> Grains <SEP> actifs <SEP> supérieurs <SEP> à <SEP> 1,7 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> 15,4% <SEP> 8 <SEP> % <SEP> <B>1780</B> <SEP> cm2
<tb> Grains <SEP> inertes <SEP> supérieurs <SEP> à <SEP> 1,7 <SEP> mm
<tb> allant <SEP> jusqu'à <SEP> 3 <SEP> mm <SEP> <B><U>1,9%</U></B> <SEP> 1 <SEP> % <SEP> 100 <SEP> % <SEP> 521 <SEP> % <SEP> 2 <SEP> 55 <SEP> 080 <SEP> <B>cm'</B> une valeur beaucoup plus élevée que les maxima actuellement admis.
Des bétons ont même été faits de la sorte, où toute la matière était active; ils ont montré aux essais des résistances à la compression, supérieures à 1500 kg/cm' à un jour et 1700 kg/cm' à sept jours, en ayant un excellent rapport-de da résis tance à la compression à celle à la flexion.
On a parfois intérêt à utiliser un mélange .contenant, outre des grains de matière active, également des grains de- matière inerte.
L'exemple suivant se rapporte à l'utilisa tion d'un mélange de ce genre contenant des grains inertes jusqu'au diamètre de -3 mm: Dans un but de simplification, ce calcul ne tient pas compte de la différence de -den sité entre le liant (par exemple ciment =<B>3,1)</B> et les adjonctions inertes (environ 2,6à).
Cet exemple utilise intentionnellement 521% du mélange, comme cela fut admis dans le premier exemple cité, pour faire ressortir par là la possibilité, si la quantité de chaleur dégagée par un béton constitué selon le pre mier exemple devait s'avérer trop ëlev ée pour se dissiper d'une manière satisfaisante dans les conditions données d'un ouvrage,
d'y substituer une quantité égale de mélange pré paré d'avance conformément au second exem ple. Il en résultera en effet un abaissement de ladite quantité de chaleur; dans le rapport -de 2515 à 2J7 (soit 14%), accompagné d'une diminution de beaucoup moins importante, de la résistance mécanique obtenue, dont on peut même -dire qu'elle sera supérieure à ce qu'avait pratiquement donné l'emploi du pre mier mélange dans les conditions données d'évacuation de -chaleur.
On peut utiliser pour l'établissement de ces mélanges uniquement des clinkers alumi- neux fondus, tout .comme, moyennant cer taines précautions, on peut utiliser unique ment des clinkers de ciment Portland. Les clinkers alumineux fondus se prêtent sans autre au concassage et à la mouture destines à fournir toute la gamme des grains néces saire.
Par contre, les clinkers. des ciments Portland exigent une préparation spéciale de même que les elinkers alumineux non fondus.
En effet, si l'on employait pour toute la gamme des grains jusqu'à un ou plusieurs millimètres, des clinkers Portland tels qu'ils sont utilisés normalement pour la fabrication du ciment, les résistances des bétons obtenus avec les présents mélanges, ne seraient finale ment guère supérieures à celles des bétons ordinaires, souvent même inférieures. Ce-ci est dû au fait que, généralement,
ces clinkers ne sont pas assez compacts et se présentent 5 sous forme d'agglomérations de petits corpus- miles durs, dont l'ensemble est poreux;
les clinkers ont alors un poids spécifique appa rent de 2',5<B>à</B> 2,,6, environ en moyenne, c'est- à-dire notablement inférieur au poids spéci fique réel de la matière, qui est d'environ 3j. Leur résistance à l'écrasement est aussi infé rieure à celle d'une bonne roche. C'est pour quoi- il est spécifié plus haut que les maté riaux actifs utilisés doivent présenter une ré sistance mécanique et un poids spécifique apparent se rapprochant -de la résistance mé canique et du poids spécifique réels de la ma tière dont ils sont constitués.
Les clinkers ne doivent par contre pas être surenits et trop vitrifiés, les masses vitri- fiées ayant généralement des tensions inté rieures qui, sous l'effet d'une cause fortuite, comme un léger choc, par exemple, ou simple ment avec le temps, conduisent à des rup tures.
Si l'on ne dispose que de clinkers poreux, il faut les concasser au moins jusqu'à 1a di mension de corpuscules présentant les pro priétés physiques et mécaniques requises. La dimension de tels grains durs de clinkers sera d'autant plus grande que la -cuisson aura été poussée, sans atteindre toutefois une vitrifi cation exagérée. La cuisson pourra être faci litée par l'adjonction d'au moins un fondant.
Si l'on dispose de -ciment et de clinkers Portland compacts de dimensions insuffi- santes pour réaliser toute la. gamme de grains désirée, on peut la compléter, pour les .élév ments les plus gros, par d'autres matières hydrauliques telles que des clinkers alumi neux, en veillant dans ce cas à remplir les conditions citées plus haut pour un tel mé lange.
On pourrait aussi réaliser un mélange composé de ciment alumineux fondu et d'au tres matières hydrauliques compactes, par exemple de clinkers alumineux ou de scories de hauts fourneaux.
Vu que lors du concassage -des clinkers, il se produit des arêtes vives sur les éléments qui en résultent, il est préférable de les. arron dir afin de faciliter la mise en place lors de la confection -du béton. On arrondira ces arêtes en soumettant ces éléments: à un roule ment dans un tambour qui peut contenir ou non des bowlets.