Procédé de préparation d'un béton poreux à haute résistance. Il est connu de fabriquer des bétons de faible densité par les procédés les plus di vers, notamment en incorporant de l'air à un mortier de ciment additionné de produits spumigénes ou encore en créant un dégage ment gazeux clans la masse. On obtient ainsi des bétons contenant une: multitude de petits pores, ce qui leur confère des propriétés iso lantes par rapport à la chaleur et aux sons.
Ces propriétés sont d'autant plus marquées que les pores sont nombreux et que la. densité v.pparente de la masse est plus faible.
Il est possible d'obtenir des bétons de den- sté très faible, mais on observe que l'on est assez limité dans cette voie, les propriétés mécaniques de la matière devenant rapide ment: mauvaises au point d'en restreindre grandement l'emploi.
On observe, en effet, qu'à densité égale un béton dont les pores sont très fins, donc très nombreux, a une résistance mécanique moin dre qu'un béton dont les pores sont moins nombreux et plus gros.
Le béton à gros pores aura. un pouvoir caloiifiige moindre que le béton à pores fins, mais la. différence ne sera pas considérable, tandis que, par contre, ses propriétés mécani ques seront considérablement .supérieures.
Pour avoir un pouvoir calorifuge égal, un béton à gros pores devra avoir une densité apparente plus faible qu'un béton à pores fins mais, malgré cela, ses propriétés mécani ques seront très supérieures.
Ceci s'explique par le fait que les parois séparant les pores auront une épaisseur plus forte et pourront ainsi supporter des effort plus élevés.
L'objet de la présente invention est un pro cédé de fabrication de béton poreux dont les pores ont en moyenne un diamètre compris entre 1 et 10 mm, selon les conditions de pré paration, lesdits pores étant de dimensions sensiblement uniformes dans chaque cas.
La présente invention permet, par exem ple, de préparer des bétons poreux de densité apparente 0,4-0,3 ayant une conductibilité thermique 20 à 30 fois inférieure à celle du béton ordinaire et possédant une résistance à, l'écrasement de l'ordre de 100 kg au cm2 et plus.
Ces propriétés permettent un large emploi du matériau dans la construction. et en parti culier dans l'isolation à la chaleur et aux sons.
Ce résultat est atteint en utilisant pour la fabrication du béton poreux un mortier ob tenu en mélangeant du ciment, de l'eau et de l'al.cool polyvinylique < < haut degré de poly mérisation.
En incorporant, par brassage ou tout autre moyen, de l'air ou un autre gaz au mortier, on obtient après .durcissement un béton poreux dont les pores varient de 1 à 10 mm suivant la. quantité de solution d'alcool polyvinylique utilisé pour la préparation du mortier.
On observe que l'air ou le gaz s'incorpore d'abord sous forme de bulles très fines qui se réunissent par la suite pour former -clés bulles plus grosses, atteignant rapidement une di mension limite.
Le volume de gaz incorporé au mortier reste sensiblement constant pendant toute la durée du phénomène et le volume apparent de la masse reste- pratiquement inchangé.
L'alcool polyvinylique est généralement utilisé sous forme d'une solution aqueuse et la concentration en alcool polyvinylique de la solution utilisée, de même que la quantité de solution à ajouter au ciment pour préparer le mortier varient suivant la qualité du ciment, sa. finesse, les charges additionnées, mais peu vent être rapidement déterminées par tout homme du métier en vue du résultat à obtenir, c'est-à-dire les dimensions que l'on désire don ner aux pores du béton.
Les exemples qui suivent permettront de comprendre plus facilement l'invention.
<I>. Exemple I:</I> 90 parties de ciment ordinaire et 10 par ties de ciment à prise rapide sont additionnées de 45 parties d'une solution aqueuse à 3 d'alcool polyvinylique à haut .degré de poly mérisation, le mélange est brassé pour lui in- corparer de l'air, lequel se répartit dans la masse en fines bulles. On poursuit le brassage jusqu'à ce que la masse atteigne un volume de 200 cm@ et on la coule dans un moule; après 48 heures, on démoule un bloc poreux dont les pores ont un diamètre moyen de 1,5 mm.
Après durcissement et séchage, le bloc de bé ton poreux obtenu a une densité apparente de 0,55 et présente une résistance à l'écrasement de 70 à 100 kg au cmû, sa conductibilité ther mique est 20 à 30 fois plus faible que celle d'un béton ordinaire.
<I>Exemple II:</I> On opère comme dans l'exemple I, en uti lisant 55 parties de solution d'alcool.poly- vinylique à 3 % et en poursuivant le bras- sage jusqu'à ce que la masse atteigne un vo lume de 250 cmo. On obtient un bloc de bé ton poreux dont la densité apparente est -de 0,45 et dont les pores ont un diamètre moyen de 4 mm.
<I>Exemple III:</I> On opère comme dans l'exemple I, en uti lisant 65 parties de solution d'alcool poly vinylique à 3 % et en poursuivant le bras sage jusqu'à ce que la masse atteigne un volume de 300 cm-. On obtient un bloc de béton po reux dont -la densité apparente est de 0,40 et dont les pores ont un diamètre moyen de G mm.
Exemple <I>IV</I> On opère comme dans l'exemple I, en uti lisant 75 parties d'une solution d'alcool poly vinylique à 4,50 % et en poursuivant le bras sage jusqu'à ce que la masse atteigne un volume de<B>3.50</B> em@, on obtient un bloc de béton po reux dont la densité apparente est de<B>0,33</B> et dont les pores ont un diamètre moyen de 10 mm. Sa résistance à l'écrasement est dc l'ordre de 100 kg au cm=.
On a constaté, d'autre part, qu'il était pos sible de diminuer considérablement la quantité d'alcool polyvinylique nécessaire à la prépara tion du matériau, tout en obtenant les mêmes résultats, en préparant à l'avance une mousse au moyen d'une solution d'alcool polyvinyli- clue additionnée d'une faible quantité d'un agent abaissant la tension superficielle et en mélangeant ultérieurement à cette mousse un mortier de ciment préparé de façon usuelle.
L'agent abaissant la tension superficielle doit être choisi parmi ceux qui sont insen sibles aux composants -du ciment. Nous cite rons plus particulièrement les alcools gras fortement sulfonés et de P. M. élevé, -et certains dérivés sulfonés du naphtalène alcoylé.
On constate que, dans ces conditions, la quantité d'alcool polyvinylique nécessaire l'élaboration du matériau est deux ou trois fois plus faible que celle indiquée ci-dessus.
Le mortier destiné à être mélangé à l'émul sion peut être préparé à l'aide de ciments di vers, purs ou additionnés de charges, par exemple: sable fin, terre d'infusoires, pourvu crue ces charges soient réduites en poudre fine; on petit régler la dimension des pores du ma tériau en a .bissant sur la- concentration en alcool polyvinylique et en agent mouillant de Li solution destinée à la. préparation de l'émul sion.
La densité du matériau fini est condition- ttér# par la, quantité de mortier incorporée à l'écot lsion.
Exertaple I': 0n a, préparé aile solution aqueuse conte nant 1,5 d'alcool polyvinylique à huait de <U>g</U>ré de polymérisation et 0,125% de sulfonabe d'un alcool bras de P.<B>M.</B> élevé.
A 20 parties (le cette solution on incorpore de l'air par ljrassabc@ ott tout autre moyen jusqu'à obtenir nnc mousse d'un volume dix fois supérieur à nlni de la solution.
On additionne à cette mousse un mortier préparé à l'aide de 100 parties de ciment et -17 parties d'eau. On brasse le tout jusqu'à, obtenir an mélange homogène qui est coulé dans un moule.
.près 48 heures, on démoule un bloc po- rt@ttx dont les pores ont un diamètre moyen tics 1,5 nint. Après durcissement et séchage, le trloc de béton poreux a une densité apparente de <B>0,55</B> et. présente une résistance à l'écrasement de<B>70</B> it 100 lig au cm=. Sa conductibilité ther- nuque est ?0 à :
30 fois plus faible que celle d'un béton ordinaire.
four obtenir le même résultat sans for- nta-tion préalable d'une mousse, il aurait falhi utilise r une quantité d'alcool polyvinylique i deux fois plus élevée.
Exemple <I>VI:</I> Ott opère comme dans l'exemple V, en remplaçant, dans la. soltit.ion destinée à prépa rer l'émulsion, les ()#l? 5 % de sulfonate d'al. t:001 --ras de P.11. élevé, par (),08%' d'iso- propylsulfonate de soude. On obtient le même résultat.
<I>Exemple</I> VII: On opère comme dans l'exemple V, en utî- lisant, pour préparer l'émulsion, 65 parties d'une solution à 1 % d'alcool polyvinylique à haut degré de polymérisation contenant, en outre, 0,15 ,% de sulfonate d'alcool gras de P. 1@I. élevé.
On obtient un bloc de béton poreux -de densité apparente 0,40 dont les pores ont un diamètre moyen de 6 min.
Process for preparing high strength porous concrete. It is known practice to manufacture low density concretes by the most diverse methods, in particular by incorporating air into a cement mortar with the addition of spumogenic products or else by creating a gaseous evolution clans the mass. Concretes are thus obtained containing a multitude of small pores, which gives them insulating properties with respect to heat and sound.
These properties are all the more marked as the pores are numerous and the. bulk v. density is lower.
It is possible to obtain concretes of very low density, but we observe that we are quite limited in this way, the mechanical properties of the material quickly becoming bad to the point of greatly restricting its use. .
It is observed, in fact, that at equal density a concrete whose pores are very fine, and therefore very numerous, has a lower mechanical resistance than a concrete whose pores are fewer and larger.
Coarse-pored concrete will have. a caloiifiige power lower than the concrete with fine pores, but the. The difference will not be considerable, while, on the other hand, its mechanical properties will be considerably superior.
In order to have equal heat insulating capacity, coarse-pore concrete should have a lower bulk density than fine-pore concrete, but despite this, its mechanical properties will be much superior.
This is explained by the fact that the walls separating the pores will have a greater thickness and will thus be able to withstand higher forces.
The object of the present invention is a process for manufacturing porous concrete, the pores of which have on average a diameter of between 1 and 10 mm, depending on the preparation conditions, said pores being of substantially uniform dimensions in each case.
The present invention makes it possible, for example, to prepare porous concretes of bulk density 0.4-0.3 having a thermal conductivity 20 to 30 times lower than that of ordinary concrete and having a resistance to crushing. order of 100 kg per cm2 and more.
These properties allow a wide use of the material in construction. and in particular in heat and sound insulation.
This result is achieved by using for the manufacture of porous concrete a mortar obtained by mixing cement, water and polyvinyl alcohol <<high degree of polymerization.
By incorporating, by stirring or any other means, air or another gas in the mortar, after hardening, a porous concrete is obtained, the pores of which vary from 1 to 10 mm depending on the. amount of polyvinyl alcohol solution used for the preparation of the mortar.
It is observed that the air or gas is incorporated first in the form of very fine bubbles which then unite to form larger bubbles, rapidly reaching a limit size.
The volume of gas incorporated into the mortar remains substantially constant throughout the duration of the phenomenon and the apparent volume of the mass remains virtually unchanged.
Polyvinyl alcohol is generally used in the form of an aqueous solution and the concentration of polyvinyl alcohol in the solution used, as well as the amount of solution to be added to the cement to prepare the mortar vary according to the quality of the cement, its. fineness, the added loads, but can be quickly determined by any person skilled in the art with a view to the result to be obtained, that is to say the dimensions which it is desired to give to the pores of the concrete.
The examples which follow will make it easier to understand the invention.
<I>. Example I: </I> 90 parts of ordinary cement and 10 parts of quick-setting cement are added 45 parts of an aqueous solution of 3 polyvinyl alcohol with a high degree of polymerization, the mixture is stirred to Incorporate air into it, which is distributed throughout the mass in fine bubbles. Stirring is continued until the mass reaches a volume of 200 cm 2 and it is poured into a mold; after 48 hours, a porous block is demolded, the pores of which have an average diameter of 1.5 mm.
After hardening and drying, the porous concrete block obtained has an apparent density of 0.55 and has a crushing strength of 70 to 100 kg per cmu, its thermal conductivity is 20 to 30 times lower than that of 'ordinary concrete.
<I> Example II: </I> The procedure is as in Example I, using 55 parts of 3% polyvinyl alcohol solution and continuing the brazing until the mass reaches a volume of 250 cmo. A porous concrete block is obtained, the bulk density of which is 0.45 and the pores of which have an average diameter of 4 mm.
<I> Example III: </I> The procedure is as in Example I, using 65 parts of 3% polyvinyl alcohol solution and continuing with the wise arm until the mass reaches a volume of 300 cm-. A porous concrete block is obtained, the bulk density of which is 0.40 and the pores of which have an average diameter of G mm.
Example <I> IV </I> The procedure is as in Example I, using 75 parts of a 4.50% polyvinyl alcohol solution and continuing with the wise arm until the mass reaches a volume of <B> 3.50 </B> em @, a porous concrete block is obtained with an apparent density of <B> 0.33 </B> and whose pores have an average diameter of 10 mm . Its resistance to crushing is of the order of 100 kg per cm =.
It has been found, on the other hand, that it was possible to considerably reduce the quantity of polyvinyl alcohol necessary for the preparation of the material, while obtaining the same results, by preparing a foam in advance by means of a solution of polyvinyl alcohol to the addition of a small amount of an agent for lowering the surface tension and subsequently mixing with this foam a cement mortar prepared in the usual way.
The surface tension lowering agent should be selected from those which are insensitive to the components of the cement. We will cite more particularly the highly sulphonated fatty alcohols of high P. M., and certain sulphonated derivatives of alkylated naphthalene.
It is observed that, under these conditions, the quantity of polyvinyl alcohol necessary for the preparation of the material is two or three times lower than that indicated above.
The mortar intended to be mixed with the emulsion can be prepared using different cements, pure or added with fillers, for example: fine sand, diatomaceous earth, provided these fillers are reduced to fine powder; the pore size of the material can be adjusted by adjusting the concentration of polyvinyl alcohol and wetting agent in the solution intended for the. preparation of the emulsion.
The density of the finished material is determined by the amount of mortar incorporated in the ecot lsion.
Exertaple I ': 0n a, prepared with an aqueous solution containing 1.5 polyvinyl alcohol with <U> g </U> d oil of polymerization and 0.125% sulfonabe of an alcohol arm of P. <B> M. </B> high.
At 20 parts (air is incorporated into this solution using any other means until a foam with a volume ten times greater than nln of the solution is obtained.
A mortar prepared using 100 parts of cement and -17 parts of water is added to this foam. We stir everything until a homogeneous mixture is obtained which is poured into a mold.
.after 48 hours, a po- rt @ ttx block is demolded, the pores of which have an average diameter of 1.5 nint. After hardening and drying, the porous concrete trloc has a bulk density of <B> 0.55 </B> and. has a crushing strength of <B> 70 </B> it 100 lig per cm =. Its thermal conductivity is? 0 at:
30 times weaker than that of ordinary concrete.
To obtain the same result without the prior formation of a foam, he would have falhi used a quantity of polyvinyl alcohol i twice as high.
Example <I> VI: </I> Ott operates as in example V, replacing, in the. soltit.ion intended to prepare the emulsion, the () #l? 5% al. Sulfonate t: 001 --ras from P.11. high, by (), 08% of sodium isopropylsulphonate. We get the same result.
<I> Example </I> VII: The procedure is as in Example V, using, to prepare the emulsion, 65 parts of a 1% solution of polyvinyl alcohol with a high degree of polymerization containing, in addition, 0.15% of P. 1 @ I fatty alcohol sulfonate. Student.
A porous concrete block is obtained with an apparent density of 0.40, the pores of which have an average diameter of 6 min.