Procédé de fabrication d'objets moulés en béton et dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'objets moulés en béton, tels que tuyaux, poteaux électriques ou autres, canaux d'ir rigation, traverses pour chemin de fer, dalles creu ses pour canalisation de fils, panneaux et tous autres éléments de construction, dalles pleines pour revê tements de routes, d'aérodromes, de canaux de navi gation, etc.
Le procédé a pour but de permettre la fabrica tion d'objets moulés en béton armé ou non, avec ou sans précontrainte, le béton pouvant être chargé de matières fibreuses ou isolantes, ponce, ete.
Il est connu, pour rendre le moulage plus ra pide, et réduire la durée d'immobilisation des mou les, de provoquer au sein de la masse un courant d'air ou de vapeur d'eau qui la traverse en assurant l'entraînement de l'eau excédentaire, ce courant gazeux étant appliqué par pression directement sur l'une des faces de la pièce en cours de moulage, au besoin avec aspiration sur l'autre face. On peut ainsi réduire de façon notable la durée du moulage, mais les pièces obtenues ne sont pas toujours homogènes et comportent souvent des fissures, des petits canaux ou galeries, en surface ou internes.
On sait, d'autre part, que la prise du béton est accélérée par une élévation de température et que par cet artifice on obtient un vieillissement du béton plus rapide que dans les conditions ordinaires à froid.
Le présent procédé selon lequel le béton est sou mis sous pression mécanique à l'action d'un milieu chaud qui le traverse a pour but d'améliorer consi dérablement la qualité des produits obtenus, tout en réduisant très sensiblement les temps de fabri cation.
Ce procédé est caractérisé en ce que, dans une première phase du traitement, on diffuse à travers la masse de béton de l'air sous pression jusqu'à ex pulsion de l'eau excédentaire, et en ce que, dans une seconde phase du traitement, on diffuse dans la masse de la vapeur d'eau ou un mélange de vapeur d'eau et d'air sous pression et à la température de 120 à 180 C jusqu'à ce que le béton soit durci et stabilisé.
Le dispositif pour la mise en pauvre de ce pro cédé comprend un moule à parois perméables aux fluides, mais non au béton, caractérisé en ce que lesdites parois se composent de pièces jointives por tées par des éléments élastiques en forme de U.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un tel moule pour la mise en aeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de l'en semble du moule.
La fig. 2 est une coupe transversale partielle à plus grande échelle, suivant la ligne 11-11 de la fig. 1.
Le moule représenté aux fig. 1 et 2 est de forme circulaire permettant la fabrication de tuyaux ou coquilles. Mais il va de soi qu'il pourrait avoir toute autre forme, polygonale, elliptique ou autre, symé trique ou non, suivant les produits moulés à réaliser. Il peut être prévu pour le moulage simultané de deux pièces ou plus, symétriques ou non, telles que canaux d'irrigation, poteaux, etc. Ce moule est constitué d'une coquille cylindri que 10 en une ou plusieurs parties et de deux fonds 11 et 12 aménagés pour résister aux pressions mises en jeu, le tout formant autoclave, avec joints en matière rigido-élastique et résistants aux tempéra tures élevées. A l'intérieur de la coquille 10 est prévu un noyau 13 porté par les supports 14.
Sur le noyau 13, convenablement espacés, sont fixés des segments 16. Ces segments sont réglables au moyen des pièces 40, ce qui permet de modifier, en partie ou en totalité, le diamètre de l'ensemble expansible. Sur ces segments reposent des pièces 17 en U. A deux pièces 17 contiguës sont fixées des tôles en métal ou autres matières 18. Ces tôles sont, au repos, jointives en 19 dans la partie médiane de chaque U 17. En travail, lorsque les branches des U s'écartent sous l'effet de la pression, les joints 19 s'écartent en donnant naissance à une fente lami naire. On voit que l'ensemble des pièces 17 et 18 cons titue un ensemble de douves à la fois perméable et extensible.
Accessoirement on peut lui associer une surface filtrante ou diffusante 20 extensible, en toile métallique, matière élastique et poreuse, telle que cuir, caoutchouc naturel ou synthétique, plastique fritté ou tissé, ou autre matière appropriée.
A la paroi extérieure 10 est associé un grillage 21 à mailles plus ou moins grandes selon les be soins. Sur le grillage 21 prennent appui des tôles- support espacées 22 sur lesquelles sont appliquées les bandes 23 jointives en 24. Ces bandes 23 consti tuent aussi un ensemble de douves perméable et extensible suivant les lignes de jonction 24, réalisant des fentes laminaires. Derrière ces fentes 24 peu vent être prévues des bandes 25 en matière poreuse et résistant à la chaleur. On voit que cet agencement permet d'aménager le long de la coquille 10 une zone perméable. Entre les tôles 18 et 23 se trouve l'espace de moulage A recevant le béton.
Celui-ci est introduit en 26 après la mise en place préalable, si besoin est, des arma tures B, en acier ou autres matières, précontraintes ou non. Sur la coquille 10 sont disposées les alimenta tions 27 en fluide sous pression, raccordées à une canalisation 28. Chacun des fonds 11 et 12 com porte une chambre, respectivement 29 et 30, en communication par les orifices 31, 32 avec l'inté rieur des U 17 et qui peuvent être contrôlées par les orifices- 33-34-35. Une admission de fluide est prévue en 36 sur le fond 11, alimentant l'intérieur du noyau 13 et l'espace compris entre celui-ci et les tôles 18. L'ensemble est monté sur un bâti autori sant son pivotement ou toute manceuvre utile.
De part et d'autre des extrémités de la coquille 10 sont prévus, en tout emplacement convenable, et répartis sur le pourtour du moule, des mors 37, 38 permettant de tenir et au besoin tendre en pré- contrainte les armatures B disposées dans l'espace de moulage A. Des orifices 39 sont ménagés pour l'évacuation de l'eau du béton.
Pour fabriquer avec ce moule un objet en béton, on assure par 26 le remplissage sous pression ou par injection. de l'espace 25 en béton fluide. Préala blement, dans le cas de béton armé, on aura mis en place les armatures B et, s'il s'agit de précontrainte, la prétension des aciers aura été faite par les mors 37, 38. Une admission d'air comprimé par 36 à une pression de 3 à 10 kg/cm= agissant sur les U 17 provoque une pression mécanique sur la masse moulée et l'ouverture des fentes laminaires 19.
Ensuite, on admet de l'air comprimé à pression convenable par les orifices 34-35 qui est canalisé par les ajutages 31-32 à l'intérieur des U. Cet air, en passant par les fentes 19, traverse l'écran poreux 20 et parvient au béton ; il se diffuse dans celui-ci et en chasse l'eau en excès vers la zone perméable aménagée le long de la coquille 10 ; cette eau est canalisée en 39. On peut, si on le désire, provoquer inversement une admission d'air comprimé en 27, lequel se répartit en 21-22-23 et parvient à travers le béton par les fentes 24. L'eau en excès est rapi dement évacuée par 19 et canalisée en 33.
On peut admettre, dans les mêmes conditions, la vapeur ou d'autres fluides pour l'autoclavage ou autre cycle de traitement.
L'ensemble des opérations peut être rendu auto matique par un système de commandes appropriées. La réalisation qui précède n'a aucun caractère limitatif. Il va de soi que, au lieu des pièces en U, on peut utiliser entre le noyau et le béton toute dis position assurant le même but, c'est-à-dire procu rant une liberté convenable d'expansion de la paroi intérieure du moule, soit que les U en acier ou autre matière soient remplacés par des pièces élastiques en forme de Z, dents de scie, ondulations ou tout autre profil approprié.
Selon le présent procédé, on applique à la masse en moulage une compression mécanique, celle-ci pouvant être obtenue par expansion d'une paroi du moule soumise à l'action d'un fluide, froid ou chaud.
Ensuite est admis sur la masse en moulage elle- même l'air sous pression, cet air se diffusant dans la masse moulée, la traversant et s'opposant à la formation de passages privilégiés. Cet air, dont la pression peut varier de 3 à 10 kg/cm-, et qui peut être appliqué de façon constante ou pulsatoire à une fréquence de 3 à 10 cycles par seconde, rompt les tensions capillaires internes et chasse l'eau excé dentaire du béton.
Pendant cette phase, appelée essorage, au fur et à mesure de l'évacuation de l'eau, le volume de la masse moulée diminue, car celle-ci est fortement compactée par l'action de la compression mécani que. Dans cette phase, il est possible de régler à volonté le rapport de l'eau et du ciment de la masse de béton. Cette faculté autorise la mise en #uvre d'un béton très liquide ayant un rapport eau/ciment initial de 1 environ, ce qui facilite le remplissage et se prête à la fabrication de pièces complexes ou très minces. Le rapport eau/ciment est ensuite réglé par la durée de l'action de la pression et peut être amené à toute valeur désirée et contrôlable par la mesure de l'eau évacuée.
On recherche en général un rapport final eau/ciment de l'ordre de 0,40 qui est aisément obtenu de façon précise.
Dans la seconde phase, dite d'autoclavage, l'ap plication constante ou pulsatoire de vapeur à pres sion de 3 à 10 kg/cm2 produit tout d'abord en se diffusant dans la masse moulée une condensation de la vapeur qui est éliminée au fur et à mesure de sa formation par la diffusion d'air comprimé qui est maintenu à la même pression que la vapeur le temps nécessaire à cette évacuation. Rapidement, après une durée de 2 à 15 minutes, la vapeur sort à la place de l'eau, car il ne se produit plus de con densation et le béton, dont la prise est commencée, présente alors une résistance suffisante pour per mettre le démoulage immédiat s'il n'y a pas de précontrainte, le vieillissement du béton est alors fait selon les procédés classiques.
Il est possible d'accélérer encore cette phase en assurant la compression mécanique initiale par de la vapeur ou autre fluide chaud, ce qui chauffe les parois expansibles et diminue la formation d'eau de condensation au début de l'autoclavage.
Si le béton est précontraint ou si l'on désire obtenir une pièce pouvant être utilisée dès son démoulage, il est nécessaire de poursuivre le traite ment d'autoclavage, mais la diffusion d'air est alors supprimée et la pression de vapeur peut être aug mentée. Rapidement, le béton est échauffé jusqu'à la température de 120 à 180 , ce qui assure une transformation physico-chimique dite effet silico- calcaire, provenant de la réaction de grains très fins de silice avec la chaux libre du ciment.
Cet effet assure à la pièce moulée, avec une prise rapide, une compacité favorable et une résistance élevée pou- vant atteindre 1000 kg ,/cm'-'. Il est à remarquer que ces propriétés particuliè rement avantageuses des produits fabriqués étaient inconnues industriellement jusqu'à présent et impré visibles avec les procédés antérieurs, dans lesquels on pratiquait l'étuvage du béton qui ne pouvait dé passer des températures de 80 C sans désorganisa tion et déshydratation.
On a trouvé que l'on peut améliorer les pièces moulées par essorage préalable et chauffage subséquent à une température de 120o et davantage.
Le fait de pouvoir porter le béton à des tempé ratures aussi élevées sans désorganisation est pri mordial, et ce résultat est obtenu parce que l'inté- gralité du traitement, y compris l'autoclavage, se fait au travers de la masse et alors que celle-ci reste constamment sous triple étreinte.
C'est également ce qui permet d'augmenter considérablement l'adhé rence béton-acier et même de supprimer pratique ment le retrait de celui-ci dans le cas de précon trainte et après libération de celle-ci. D'autre part, la diffusion effective de la vapeur au travers de la masse en compression empêche toute déshydratation et permet, d'autre part, l'auto- clavage homogène des béton-ponce, béton-pouzzo- lane et béton-isolant, alors que tous les procédés d'étuvage ou d'autoclavage connus ne permettent pas le traitement à cour de ces bétons.
Après la phase de traitement à la vapeur ou simultanément, on peut soumettre la pièce en cours de moulage à la pression d'un autre fluide à effet physique ou chimique, pour conférer à ladite pièce des propriétés particulières. On peut effectuer cette phase de traitement proprement dit du béton par des gaz, tels que vapeurs de soufre, tétrafluorure de silicium, ou par des liquides, comme solutions de siliconates élastomères ou résines, ou tous autres fluides appropriés, permettant de parfaire le traite ment en améliorant la qualité finale du béton moulé.
Pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise généralement un moule présentant soit deux faces actives, soit une seule. Dans le premier cas, le fluide sous pression appliqué sur une face sort par l'autre face. Dans le second cas, le fluide appliqué dans une zone de la face active sort par une autre zone de celle-ci. Ce dernier cas est plus particuliè rement appliqué lorsque l'on veut obtenir une face présentant l'aspect désiré ou garnie d'un revêtement spécial imperméable. En ce cas, la face de parement est réalisée sur la surface du moule inactive et seule la surface active est aménagée de façon à être à la fois diffusante et filtrante.
Method for manufacturing molded concrete objects and device for implementing this process The present invention relates to a process for manufacturing molded concrete objects, such as pipes, electric poles or the like, ir channels. irrigation, railway sleepers, hollow slabs for wire ducts, panels and all other construction elements, solid slabs for paving roads, airfields, navigation canals, etc.
The purpose of the process is to allow the manufacture of molded concrete objects, reinforced or not, with or without prestressing, the concrete possibly being loaded with fibrous or insulating materials, pumice, ete.
It is known, in order to make the molding faster, and to reduce the immobilization time of the slats, to cause within the mass a current of air or water vapor which passes through it while ensuring the entrainment of the mass. excess water, this gaseous current being applied by pressure directly on one side of the part being molded, if necessary with suction on the other side. It is thus possible to significantly reduce the duration of the molding, but the parts obtained are not always homogeneous and often include cracks, small channels or galleries, on the surface or internal.
It is known, on the other hand, that the setting of the concrete is accelerated by a rise in temperature and that by this device aging of the concrete is obtained faster than in ordinary cold conditions.
The present process according to which the concrete is subjected to mechanical pressure by the action of a hot medium which passes through it aims to considerably improve the quality of the products obtained, while very appreciably reducing the manufacturing times.
This process is characterized in that, in a first phase of the treatment, air under pressure is diffused through the mass of concrete until the excess water is expelled, and in that, in a second phase of the treatment, it diffuses into the mass of water vapor or a mixture of water vapor and air under pressure and at a temperature of 120 to 180 C until the concrete is hardened and stabilized.
The device for making this process lean comprises a mold with walls permeable to fluids, but not to concrete, characterized in that said walls are composed of adjoining parts carried by elastic U-shaped elements.
The appended drawing represents, by way of example, such a mold for the implementation of the process according to the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section through the whole of the mold.
Fig. 2 is a partial cross section on a larger scale, taken along line 11-11 of FIG. 1.
The mold shown in Figs. 1 and 2 is circular in shape allowing the manufacture of pipes or shells. But it goes without saying that it could have any other shape, polygonal, elliptical or other, symmetrical or not, depending on the molded products to be produced. It can be provided for the simultaneous molding of two or more parts, symmetrical or not, such as irrigation channels, poles, etc. This mold consists of a cylindrical shell 10 in one or more parts and two bottoms 11 and 12 arranged to withstand the pressures involved, the whole forming an autoclave, with gaskets made of rigid-elastic material and resistant to high temperatures. . Inside the shell 10 is provided a core 13 carried by the supports 14.
On the core 13, suitably spaced, are fixed segments 16. These segments are adjustable by means of the parts 40, which allows to modify, in part or in whole, the diameter of the expandable assembly. On these segments rest U-shaped pieces 17. To two adjoining pieces 17 are fixed metal sheets or other materials 18. These sheets are, at rest, contiguous at 19 in the middle part of each U 17. In work, when the branches of the U move apart under the effect of the pressure, the seals 19 move apart, giving rise to a laminar slot. We see that the set of parts 17 and 18 constitute a set of moats which are both permeable and extensible.
Accessorily, it is possible to combine it with an extensible filtering or diffusing surface 20, made of metallic fabric, an elastic and porous material, such as leather, natural or synthetic rubber, sintered or woven plastic, or other suitable material.
Associated with the outer wall 10 is a mesh 21 with larger or smaller meshes according to need. Spaced support sheets 22 are supported on the mesh 21 on which are applied the adjoining strips 23 at 24. These strips 23 also constitute a set of permeable and extensible staves along the junction lines 24, forming laminar slots. Behind these slots 24 may be provided bands 25 of porous and heat-resistant material. It can be seen that this arrangement enables a permeable zone to be arranged along the shell 10. Between the sheets 18 and 23 is the molding space A receiving the concrete.
This is introduced at 26 after the prior installation, if necessary, of the reinforcements B, in steel or other materials, pre-stressed or not. On the shell 10 are arranged the supplies 27 in pressurized fluid, connected to a pipe 28. Each of the funds 11 and 12 comprises a chamber, respectively 29 and 30, in communication through the orifices 31, 32 with the interior. of U 17 and which can be controlled through orifices- 33-34-35. A fluid inlet is provided at 36 on the base 11, supplying the interior of the core 13 and the space between the latter and the sheets 18. The assembly is mounted on a frame allowing it to pivot or any useful maneuver. .
On either side of the ends of the shell 10 are provided, in any suitable location, and distributed around the periphery of the mold, jaws 37, 38 making it possible to hold and if necessary tension in pre-stress the reinforcements B arranged in the mold. 'molding space A. Holes 39 are provided for the drainage of water from the concrete.
In order to manufacture a concrete object with this mold, filling under pressure or by injection is ensured. of space 25 in fluid concrete. Beforehand, in the case of reinforced concrete, the reinforcements B will have been put in place and, if it is a question of prestressing, the steels will have been pretensioned by the jaws 37, 38. An inlet of compressed air by 36 at a pressure of 3 to 10 kg / cm = acting on the U 17 causes mechanical pressure on the molded mass and the opening of the laminar slots 19.
Then, compressed air is admitted at suitable pressure through the orifices 34-35 which is channeled through the nozzles 31-32 inside the U. This air, passing through the slots 19, passes through the porous screen 20 and reaches the concrete; it diffuses into the latter and drives away the excess water towards the permeable zone arranged along the shell 10; this water is channeled at 39. It is possible, if desired, conversely to cause an intake of compressed air at 27, which is distributed in 21-22-23 and reaches through the concrete through the slots 24. The water in excess is rapidly removed through 19 and channeled through 33.
Steam or other fluids can be admitted under the same conditions for autoclaving or other treatment cycle.
All the operations can be made automatic by a system of appropriate commands. The foregoing embodiment is in no way limiting. It goes without saying that, instead of the U-shaped pieces, it is possible to use between the core and the concrete any arrangement ensuring the same goal, that is to say providing suitable freedom of expansion of the inner wall of the mold, or the U of steel or other material are replaced by elastic Z-shaped parts, saw teeth, corrugations or any other suitable profile.
According to the present process, a mechanical compression is applied to the molding mass, this being obtainable by expansion of a wall of the mold subjected to the action of a fluid, cold or hot.
The pressurized air is then admitted onto the molding mass itself, this air diffusing into the molded mass, passing through it and opposing the formation of privileged passages. This air, whose pressure can vary from 3 to 10 kg / cm-, and which can be applied in a constant or pulsating manner at a frequency of 3 to 10 cycles per second, breaks the internal capillary tensions and drives out the excess dental water. concrete.
During this phase, called dewatering, as the water is evacuated, the volume of the molded mass decreases, because it is strongly compacted by the action of mechanical compression. In this phase, it is possible to adjust at will the ratio of water and cement of the concrete mass. This option allows the implementation of a very liquid concrete having an initial water / cement ratio of approximately 1, which facilitates filling and lends itself to the manufacture of complex or very thin parts. The water / cement ratio is then regulated by the duration of the action of the pressure and can be brought to any desired value and controllable by the measurement of the discharged water.
In general, a final water / cement ratio of the order of 0.40 is sought, which is easily obtained precisely.
In the second phase, called autoclaving, the constant or pulsating application of steam at a pressure of 3 to 10 kg / cm2 first of all produces, by diffusing into the molded mass, a condensation of the vapor which is eliminated at the as it is formed by the diffusion of compressed air which is maintained at the same pressure as the steam for the time necessary for this evacuation. Quickly, after a period of 2 to 15 minutes, steam comes out instead of water, because condensation no longer takes place and the concrete, which has started to set, then has sufficient strength to allow the immediate demoulding if there is no prestressing, the aging of the concrete is then carried out according to conventional methods.
This phase can be further accelerated by providing the initial mechanical compression with steam or other hot fluid, which heats the expandable walls and decreases the formation of condensation water at the start of autoclaving.
If the concrete is prestressed or if one wishes to obtain a part which can be used as soon as it is demolded, it is necessary to continue the autoclaving treatment, but the diffusion of air is then suppressed and the vapor pressure can be increased. lying. Quickly, the concrete is heated to a temperature of 120 to 180, which ensures a physico-chemical transformation known as the silico-limestone effect, resulting from the reaction of very fine grains of silica with the free lime of the cement.
This effect assures the molded part, with rapid setting, favorable compactness and high resistance up to 1000 kg / cm'- '. It should be noted that these particularly advantageous properties of the products manufactured were unknown industrially until now and impracticable with the previous processes, in which the concrete was baked which could not exceed temperatures of 80 ° C. without disorganization. and dehydration.
It has been found that the molded parts can be improved by pre-spinning and subsequent heating to a temperature of 120o and above.
Being able to bring concrete to such high temperatures without disorganization is essential, and this is achieved because the entire processing, including autoclaving, is carried out through the mass and while it remains constantly under triple embrace.
This is also what makes it possible to considerably increase the concrete-steel adhesion and even to practically eliminate the shrinkage of the latter in the case of pre-tensioning and after release thereof. On the other hand, the effective diffusion of steam through the mass in compression prevents any dehydration and, on the other hand, allows the homogeneous self-locking of pumice concrete, pozzolan concrete and insulating concrete, whereas all the known stoving or autoclaving processes do not allow the treatment of these concretes.
After the steam treatment phase or simultaneously, the part being molded can be subjected to the pressure of another fluid with a physical or chemical effect, to give said part particular properties. This phase of the actual treatment of the concrete can be carried out with gases, such as sulfur vapors, silicon tetrafluoride, or with liquids, such as solutions of elastomeric siliconates or resins, or any other suitable fluids, allowing the treatment to be completed. by improving the final quality of the cast concrete.
For the implementation of the method, a mold is generally used having either two active faces, or only one. In the first case, the pressurized fluid applied to one face exits through the other face. In the second case, the fluid applied in one area of the active face leaves through another area of the latter. The latter case is more particularly applied when it is desired to obtain a face having the desired appearance or furnished with a special impermeable coating. In this case, the facing face is produced on the surface of the inactive mold and only the active surface is arranged so as to be both diffusing and filtering.