FR2478518A1 - Procede de fabrication de composes cimentaires - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE DES PROCEDES DE FABRICATION DE COMPOSES CIMENTAIRES. POUR LA FABRICATION DE COMPOSES CIMENTAIRES SANS AMIANTE, RENFORCES PAR DES FIBRES DE VERRE, CE PROCEDE COMPREND LA MELANGE DE CIMENT ET D'EAU DANS UN MELANGEUR A CISAILLEMENT ELEVE 3 POUR FORMER UNE PATE QUE L'ON MELANGE AVEC UNE PROPORTION PREDETERMINEE DE FIBRES DE VERRE, AVEC ENSUITE DEPOT DE CETTE PATE SUR UNE BANDE PERMEABLE A L'EAU ET EGOUTTEMENT DE L'EAU A TRAVERS LA BANDE POUR Y LAISSER LES FIBRES DE VERRE ET LE CIMENT, LA PATE ETANT MELANGEE AVEC LES FIBRES DANS UN MELANGEUR STATIQUE 6 OU UN MELANGE EST REALISE EN REUNISSANT LES COURANTS DE PATE ET DE FIBRES DE VERRE 8 ET EN MODIFIANT LE PARCOURS DU COURANT MIXTE SANS UTILISER D'AUBES OU DE BRAS MOBILES.

Description

24 78 51 8

La présente invention est relative à des procédés de fabrication de composés cimentaires sans amiante, renforcés par des fibres de verre, ainsi qu'aux produits

résultant de ces procédés.

La fabrication de produits cimentaires renforcés

par de l'amiante sous la forme de plaques et de canali-

sations se fait depuis plus de 60 ans et l'appareillage

nécessaire à la fabrication de ces produits s'est dévelop-

pé au cours de cette période. Il est toutefois désirable

de remplacer l'amiante afin d'éliminer les dangers appa-

rents pour la santé, résultant de l'utilisation d'un tel matériau. Du fait des connaissances techniques et de l'appareillage disponibles suite à l'utilisation de l'amiante sur une aussi longue période de temps, il est désirable que le remplacement de l'amiante soit réalisé

sans modifications importantes dans l'appareillage em-

ployé, afin d'éviter des investissements élevés de ca-

pitaux pour un nouvel appareillage.

Il existe actuellement deux procédés principaux

employés dans l'industrie de l'amiante-ciment, ces pro-

cédés étant connus chacun par le nom-de leur créateur.

Il s'-agit des procédés Hatschek et Magnani. Une diffé-

rence importante entre ces procédés est la densité ou teneur de matières solides des p&tes de ciment utilisées dans la mise en oeuvre de ces procédés. Le procédé

Hatschek utilise une p&te relativement diluée, compara-

tivement à la pâte plus épaisse et plus dense suivant Magnani% La présente invention concerne le remplacement de l'amiante par des fibres de verre à titre de matériau de renforcement au cours du fonctionnement de machines identifiées comme étant du type Magnani ou de machines

opérant avec des pates de caractérisques similaires.

Dans une machine Magnani de fabrication de plaques

24785 18

en un matériau d'amiante-ciment, une bande ou courroie continue mobile, faite d'une matière-perméable à l'eau,

est soutenue tout au long d'un lit mobilehorizontal pré-

sentant une base perforée à travers laquelle on applique une aspiration à la face inférieure de la courroie, tandis qu'unlait dense mais fluide d'eau et de ciment contenant des fibres d'amiante, est appliqué sur la face supérieure de la courroie grâce à un distributeur à mouvement alternatif, c'est-à-dire qui se déplace en va-et-vient au-dessus de la courroie et est alimenté

en lait de ciment au départ d'un grand réservoir de sto-

ckage ou cuve de retenue, dont le contenu est continuel-

lement soumis à agitation grâce à un mélangeur mécanique.

Ce distributeur se déplace plus rapidement que la bande

mobile et, de ce fait, une feuille d'amiante-ciment s'ac-

cumule sur la bande en fines couches croissantes que l'on assèche grâce à l'aspiration appliquée à la face

inférieure de la bande. Les machines Magnani pour la fa-

brication de plaques ont été conçues pour produire des plaques aussi bien profilées que planes. Ces plaques

profilées englobent les plaques d'une forme ondulée.

Dans une machine Magnani pour la fabrication de

tubes ou de canalisations en un matériau d'amiante-ci-

ment, on alimente un lait ou pate de ciment au départ d'une grande cuve soumise continuellement à agitation, à une canalisation distributrice de pate, qui alimente

celle-ci à la zone étranglée existant entre un cylin-

dre et la face externe d'une courroie perméable à l'eau, s'enroulant autour d'un mandrin tubulaire rotatif, ce mandrin présentant des perforations dans sa surface de manière à pouvoir appliquer une aspiration à travers ce mandrin à la face interne ou inférieure de la courroie

perméable à l'eau afin d'assécher le produit d'amiante-

ciment qui-se forme autour du mandrin.

L'amiante présente des caractéristiques remarqua-

bles et précieuses car ses fibres agissent comme supports pour le ciment et ne subissent que peu de dégats lors d'un mélange dans un lait ou pâte de ciment et, en par- ticulier, pendant la période o cette pate est maintenue dans la cuve à agitation continue avant son alimentation à une machine Magnani. Les fibres de verre n'agissent

pas comme supports pour le ciment et subissent des dé-

gâts lorsqu'elles sont soumises à un mélange intense dans un lait de ciment et lorsqu'elles restent sous les conditions de mélange nécessaires au maintien des fibres

à l'état de dispersion, sur des périodes de temps com-

parables à celles durant lesquelles des laits d'amiante-

ciment sont couramment maintenus dans la cuve de retenue

au cours du fonctionnement des machines Magnani. Un au-

tre problème que l'on rencontre avec les fibres de ver-

re lorsqu'on les maintient en dispersion dans un lait de ciment sur des périodes de temps relativement longues est que, au fur et à mesure que le temps s'écoule, il existe un risque croissant d'agglomération" des fibres, c'est-à-dire que les fibres s'agglomèrent en paquets ou en boules à l'intérieur du lait, au lieu de rester dans un état dispersé de manière uniforme. Les dégats

créés aux fibres de verre et le phénomène d'aggloméra-

tion ont tous deux des effets désavantageux sur la ré-

sistance ou robustesse du produit cimentaire. Il est important que ce produit, lorsqu'il est durci, ait une robustesse semblable à celle d'un produit cimentaire

contenant de l'amiante mais à part cela similaire. -

Lorsqu'on essais de remplacer l'amiante par des fibres de verre à titre de matériau de renforcement dans des produits cimentaires fabriqués en employant une machine Magnani ou d'un type similaire, il est tout d'abord nécessaire de prévoir une pate ou un lait de ciment contenant des fibres de verre et dont les caractéristiques sont suffisamment proches de celles

des laits de ciment contenant de l'amiante pour per-

mettre l'utilisation du même appareillage et de pro-

cédés similaires de traitement. On a proposé divers

procédés de-production d'une pate de ciment et de fi-

bres de verre, de caractéristiques semblables à celles d'une pate d'amiante-ciment, en employant par exemple des agents de floculation, de la cellulose et d'autres additifs. On a également déjà proposé l'utilisation de

fibres de verre sous différentes formes.

Les fibres de verre sont disponibles sous deux formes principales, à savoir en filaments continus, qui sont combinés en torons que l'on peut fragmenter

à des longueurs déterminées, et en monofilaments dis-

continus. La division principale entre ces formes dis-

ponibles de fibres de verre est basée à la fois sur

le procédé et l'appareillage utilisés pour leur fabri-

cation et sur la forme sous laquelle ces fibres sont produites. On fabrique des fibres de verre en forme de filaments continus en étirant des monofilaments au

départ de très minces filets de verre en fus.ion sor-

tant d'orifices prévus dans la base d'un réservoir

connu sous le nom de "filière". Les filaments sont ca-

librés immédiatement après leur étirage et rassemblés en groupes de filaments que l'on connait sous le nom de "torons". Ces torons peuvent être fragmentés pour fournir des faisceaux distincts de filaments agencés en une forme linéaire et réunis parure colle. La longueur de torons est déterminée à la fragmentation et peut, par exemple, être de 3 à 30 mm. Le nombre des filaments est déterminé au stade de l'étirage et les filaments étirés depuis la filière peuvent être rassemblés en un seul gros toron ou en plusieurs torons. Ces torons peuvent être fragmentés tandis qu'ils sont encore humi- des de colle, immédiatement après avoir quitté la

filière, et ils sont ensuite séchés, mais habituelle-

ment le toron unique ou les torons multiples sont enrou-

lés en un "gateau" pour après séchage, peut être dé-

roulé avec ensuite fragmentation des torons à la longueur désirée; dans ce cas, les torons se séparent les uns des autres lors de la fragmentation. A titre de variante,

le ou les torons déroulés du "gâteau" peuvent être -com-

binés avec des torons provenant d'un certain nombre d'autres "gateaux"pour former une mèche que l'on peut

définir comme étant un groupement d'une série de torons.

On peut alimenter une telle mèche à un pistolet de frag-

mentaion en vue de créer des torons coupés. Les torons coupés produits suivant l'une ou l'autre de ces méthodes sont ceux qui ont été signalés précédemment comme étant utilisés à titre de matériau de renforcement. On les emploie déjà pour renforcer des matière polymères et des

matrices cimentaires minérales mais, comme on l'a men-

tionné précédemment, on a rencontré des difficultés pour éviter des dégêts à de tels torons lorsqu'on opère avec

le type de machine utilisé pour la fabrication de pro-

duits d'amiante-ciment.

Dans les procédés dits discontinus,les fibres de ver-

re sont produites sous la forme d'un monofilament et ne sont pas groupées en faisceaux ou en torons avec un

agencement essentiellement linéaire. Les produits en-

globent la laine de verre et les filaments soufflés

à la vapeur d'eau. Un procédé discontinu bien connu con-

siste à faire sortir un verre en fusion par des orifices pratiqués dans la paroi latérale d'un récipient tournant à haute vitesse, et à amincir les filedsde verre par un

jet de gaz chaud. On peut également produire des mono-

filaments discontinus en amincissant les filets de verre sortant d'orifices prévus dans la base d'une filière en platine, et ce en utilisant un jet de vapeur d'eau. Le procédé discontinu le plus ancien, connu sous le nom de procédé Hager, consiste simplement à laisser tomber

un courant de verre en fusion sur un disque rainuré tour-

nant rapidement. On peut également produire une matière monofilamentaire en ajoutant dans un milieu aqueux, des torons coupés de fibres de verre en filaments continus, qui ont été traitées par une colle aqueuse mais qui n'ont pas été séchées, ou qui ont été traitées avec une colle qui, après séchage, est encore soluble ou

dispersable dans l'eau.

Les fibres de verre qui doivent agir-comme maté-

riau de renforcement devraient être constituées par des fibres en torons coupés, résistant aux alcalis, par

exemple la matière vendue par la société Fibreglass Li-

mited de St.Helens, Merseyside, sous la dénomination commerciale "CemFIL", mais on a également proposé

d'utiliser en outre une certaine proportion d'une ma-

tière monofilamentaire pour améliorer les caractéristi-

ques de la pate ou lait de ciment.-

Le but principal de la présente invention est de permettre l'incorporation de fibres de verre dans un lait ou pate de ciment de caractéristiques appropriées pour une machine Magnani ou similaire, et ce afin d'éviter ou de réduire au minimum les dégats aux fibres de verre et de produire de la sorte des composés cimentaires sans amiente,renforcés par fibres de verre, présentant

une robustesse ou résistance acceptable.

Suivant la présente invention, un procédé

de fabrication d'un composé cimentaire sans amiante, ren-

forcé par des fibres de verre,.comprend le mélange de ciment et d'eau pour former une pâte fluide dans un mélan- geur à cisaillement élevé, le mélange de cette pâte avec

une proportion préXterminée de fibres de verre dans un mé-

langeur statique, o le mélange est réalisé en réunissant

les courants de la pâte et des fibres de verre et en mo-

difiant ensuite le parcours du courant mixte sans utiliser

d'aubes ou de bras mobiles, le dépôt de la pâte conte-

nant les fibres de verre sur une bande perméable à l'eau, l'égouttement de l'eau de la pâte à travers cette bande

pour laisser sur celle-ci les fibres de verre et le ci-

ment, et le durcissement du ciment pour former le compo-

sé cimentaire renforcé par des fibres de verre.

L'expression "mélangeur à cisaillement élevé"

désigne un appareil dans lequel les blocs et les agglo-

mérats de matières solides sont dissociés de façon effi-

cace et dispersés de manière uniforme dans la pâte.

L'expression "mélangeur statique" désigne

un mélangeur qui fonctionne sans utiliser d'éléments mo-

biles, tels que des aubes ou des bras, mais qui s'appuie

sur la modification des parcours de circulation des ma-

tières pour réaliser un mélange. En utilisant un tel mélangeur statique suivant l'invention pour mélanger les fibres de verre dans la pâte, des dégâts aux fibres de

verre sont pratiquement évités.

Le mélange de la pâte et des fibres de verre dans le mélangeur statique est de préférence réalisé en alimentant les fibres de verre sur la surface exposée de la pâte, tandis que celle-ci circule le long d'un conduit et en modifiant le parcours de circulation de cette pâte afin que cette surface exposée soit ensuite recouverte par une profondeur importante de p&te. A titre d'exemple, on peut alimenter les fibres de verre sur la surface exposée de la pate tandis que celle-ci est alimentée lelong d'un conduit incliné vers le bas, et le parcours de circulation est ensuite modifié en amenant la pate

à passer sur un second conduit incliné vers le bas,di-

rigé dans le sens opposé par rapport au premier conduit,

de sorte que la surface exposée au départ se situe en-

suite au fond ou au voisinage du fond du courant de circulation. Après alimentation des fibres de verre sur la surface exposée, on peut provoquer un mélange initial grâce à un étrangleur d'une forme essentiellement conique,

monté dans le conduit etanenant la pâte de ciment à s'é-

lever et à entourer les fibres de verre à la surface ex-

posée,

Bien que la modification des parcours de cir-

culation soit l'agent principal de mélange, le mélangeur statique peut être soumis à des vibrations, tandis que

la pâte de ciment et les fibres de verre le traversent.

La pâte fluide de ciment et d'eau, formée

dans le mélangeur à cisaillement élevé, est de préféren-

ce alimenté d'abord à une cuve de retenue o elle est agitée de façon continue pour être ensuite alimentée à

une allure prédéterminée au mélangeur statique.

Le procédé de la présente invention est de préférence mis en oeuvre en utilisant une machine pour amiante-ciment du type Magnani, dans laquelle la pâte contenant les fibres de verre est alimentée depuis le

mélangeur statique à un réservoir et de là au distribu-

teur de pâte de la machine Magnani,qui dépose cette pâte

sur la bande perméable à l'eau de cette machine. On n'a-

limente de préférence au réservoir que la quantité suffi-

sante de pâte pour former une alimentation continue au distributeur. Le volume de pâte dans le réservoir

peut être limité par un mécanisme de réglage de profon-

deur. Ce mécanisme décèle de préférence le moment o la profondeur de la pâte dans le réservoir atteint un niveau désiré et commande l'alimentation de la pâte de

ciment et d'eau,et de fibres de verre en torons fragmen-

tés au mélangeur statique afin d'entretenir le niveau

pratiquement constant.

De cette manière, il est possible d'utiliser un petit réservoir d'un contenu beaucoup plus faible en

pâte préparée que la cuve de retenue de la machine tra-

ditionnelle du type Magnani.Le tEmps pmdant lequel la pâte doit être retenue dans le réservoir est par conséquent fortement réduit. En conséquence, on évite dans une grande mesure le danger de dégâts aux fibres de verre ou d'agglomération des fibres dans le réservoir. A tout moment, ce n'est que la petite quantité de pâte se trouvant dans le réservoir, qui contient des fibres de verre relativement conteuses. Si l'introduction de la pâte dans la machine doit être arrêtée sur une longue période de temps, de sorte qu'il existe ainsi un danger que la pâte fasse prise avant une nouvelle introduction

et doive par conséquent être rejetée, ce risque n'exis-

te donc que pour une petite quantité de matière coûteu-

se. Pour agir comme matière de renforcement, les fibres de verre consistent normalement en fibres en torons fragmentés, présentant une résistance aux

alcalis.

On peut mélanger les fibres de verre dans la pâte en une proportion donnant 1 à 10% en poids, de préférence 3 à 5%, de fibres de verre dans la matière

composée cimentaire.

La totalité ou une proportion prédéterminée des torons fragmentés de fibres peut se disperser en filaments individuels dans la pate de ciment. La propor- tion de torons qui se dispersent par rapport aux torons

qui conservent leur intégrité dans la pâte est de pré-

férence de 1/2.

Les filaments individuels des fibres de verre utilisées peuvent avoir un diamètre de l'ordre de 10 à

microns et une longueur de 2 à 4 mm.

On peut mélanger de la cellulose avec le ci-

ment et l'eau dans le mélangeur à cisaillement élevé pour

permettre de composer une p&te présentant les caractéris-

tiques désirées. La quantité de cellulose que l'on peut ajouter est limitée par la nécessité, dans la plupart

des cas, d'obtenir un produit final présentant une ré-

sistante appropriée au feu. Des teneurs de cellulose supérieures à 5% en poids donneront des produits qui sont inacceptables dans de nombreuses applications,

pour ce qui concerne la combustibilité. Lorsqu'on uti-

lise de la cellulose, on préfère dans le cadre de l'in-

vention éviter de dépasser une proportion de 2,5% en poids. Lorsqu'on prévoit de la cellulose, la pate peut être mélangée de manière à présenter un rapport eau/

matière solide de 1/1 à 2/1.

Le ciment utilisé est normalement un ciment

Portland ordinaire. Pour réduire la contraction du pro-

duit final durant le durcissement, on peut mélanger au ciment et à l'eau, dans le mélangeur à cisaillement élevé, du calcaire en poudre, du sable fin, une terre d'infusoires ou des cendres pulvérisées de combustible,

ou encore des mélanges de ces matières de charge ou d'au-

24785 1 8

là tres matières encore. On a également constaté qu'il est

possible de mélanger des paillettes de mica avec le ci-

ment et l'eau dans le mélangeur à cisaillement élevé pour donner des propriétés améliorées d'écoulement à la pâte. D'une façon générale, on a déterminé qu'avec des teneurs de fibres de verre de l'ordre de 2 à 4%, on peut ajouter une quantité allant jusqu'à 5% en poids

de paillettes de mica sans provoquer d'effets néfas-

tes. Des formes de réalisation particulières de l'invention sont décrites ci-après de manière plus détaillée avec référence aux dessins non limitatifs annexés.

La Figure 1 est un schéma de principe illus-

trant la manière suivant laquelle la pate de ciment con-

tenant des fibres de verre est produite et alimentée à une machine pour amiante-ciment du type Magnani et

ce suivant le procédé de la présente invention.

La Figure 2 est une vue en perspective, avec

b2isures pour la clarté, d'un type de mélangeur à cisail-

lement élevé que l'on peut utiliser pour le mélange ini-

tial de la p&te de ciment et d'eau.

La Figure 2a est une vue en plan de la roue

à aubes rotative de l'appareil de la Figure 2.

La Figure 3 est une section droite vertica-

le d'un mélangeur statique prévu pour mélanger les fibres

de verre dans la pate de ciment et d'eau.

La Figure 4 est une vue en bout du mélangeur statique, lorsqu'on regarde depuis le côté gauche de

la Figure 3.

La Figure 5 est une vue en élévation schéma-

tique d'une machine du type Magnani pour la production de plaques en matière cimentaire renforcée par fibres cette machine étant alimentée par mre p&te de ciment et d'eau, contenant des fibres de verre, pour la mise

en oeuvre du procédé suivant l'invention.

La Figure 6 est une vue en élévation schéma-

tique d'une machine du type Magnani pour la production de canalisations en une matière cimentaire renforcée par fibres, cette machine étant également destinée à recevoir une p&te de-cimaent et d'eau, contenant des

fibres de verre, pour la mise en oeuvre du procédé sui-

vant l'invention.

Suivant la Figure 1, un ciment Portland or-

dinaire et les additifs désirés quelconquesautres que les fibres de verre, par exemple le calcaire en poudre, le sable fin, les cendres pulvérisées de combustible

les paillettes de mica, la terre d'infusoires et la cel-

lulose, sont alimentés en 1, tandis que de l'eau est alimentée en 2, à un mélangeur à cisaillement élevé 3 d'un type traditionnel pour produire une pate de ciment

et d'eau. La quantité de cellulose ne dépassera normale-

ment pas 5% en poids et, de préférence, elle ne sera

pas supérieure à 2,5% en poids de la pate. on peut incor-

porer à celle-ci une quantité allant jusqu'à 5% en poids des paillettes de mica. Le rapport eau/matières solides de la pâte contenant de la cellulose est de préférence de 1/1 à 2/1, de manière que cette pâte soit fluide et convienne pour être utilisée dans une machine

du type Magnani.

La pate de ciment et d'eau est ensuite ali-

mentée à une cuve agitée continuellement cuàun disposi-

tif agitateur 4 de type classique, et une pompe 5 débite cette pate, depuis la cuve 4, vers un mélangeur statique

6 à une allure prédéterminée. Un appareil de fragmenta-

tion 7 d'un type traditionnel reçoit les torons de fibres

de verre en 8 et les alimente à une allure prédéter-

minée au mélangeur statique 6.

Les fibres de verre ne sont pas mélangées à la pâte avec les autres additifs dans le mélangeur

à cisaillement elevé 3 car ces fibres subiraient des dé-

gats dans ce dernier mélangeur et durant leur maintien ultérieur dans la cuve agitée ou le dispositif agitateur 4. Le mélangeur statique 6, par contre, ne provoque pas de dégâts appréciables aux fibres de verre, puisqu'il ne comporte pas d'éléments mobiles, tels que des aubes ou

des bras.

Les fibres de verre sont normalement du type résistant aux alcalis, par exemple le type vendu par la société Fibreglass Limited sous la marque Cem-FIL

ces fibres répondant à la composition suivante en -

% en poids: Sio2 62 Na20 14,8 CaO 5,6 TiO2 0,1 Zro2 16,7 Al203 0,8 Les débits de la pâte de ciment et des fibres de verre au mélangeur statique sont normalement tels que l'on ait de 1 à 10% en poids, de préférence de 3

à 5%, de fibres de verre dans la matière composée ci-

mentaire. La totalité ou une certaine proportion des fibres de verre peut être sous la forme de torons qui ont été encollés en utilisant une colle soluble dans l'eau, ce qui permet une dispersion de ces torons en

filaments individuels dans la pate de ciment et d'eau.

La proportion des torons dispersables par rapport aux-

torons qui conserventkur intégrité dans la pâte est de préférence de 1/2. Les torons dispersables sont de préférence constitués de filaments ayant un diamètre de 10 à 30 microns et une longueur de 2 à 4 mm. Les

torons qui conservent leur intégrité peuvent se compo-

ser de filaments d'un diamètre similaire mais peuvent être d'une plus grande longueur, par exemple d'une lon-

gueur allant jusqu'à 24 mm.

La pate contenant la proportion désirée de fibres de verre est alimentée du mélangeur statique 6 à un réservoir conique 9 et de là à la machine du type

Magnani. Le réservoir conique 9 est de dimensions beau-

coup plus petitesque celles de la cuve traditionnelle 4 et ne contient que la quantité suffisante de pate pour assurer une alimentation constante à la machine

du type Magnani.

La pâte contenant les fibres de verre ne

* reste pas conséquent, dans le réservoir 9, que pen-

dant une courte période de temps avant d'être alimen-

tée à la machine Magnani. Il n'est par conséquent pas nécessaire, dans la plupart des cas, de prévoir une agitation du contenu du réservoir 9, et le risque de dégats aux fibres de verre ou d'une agglomération de

ces fibres est réduit ou éliminé.. Les matériaux ci-

mentaires réalisés au départ de la pate ne souffrent par conséquent pas de défauts de résistance ou robustesse,

das à de telles causes.

Les Figures 2 et 2a illustrent un type tradi-

tionnel de mélangeur à cisaillement élevé convenant pour

la mise en oeuvre du mélange initial de la pâte de ci-

ment et d'eau.

Le mélangeur à cisaillement élevé comprend un réservoir cylindrique 10 supporté par des pieds 101

et comportant une goulotte d'admission 11 pour les ma-

tières solides et une canalisation d'entrée 12 pour l'eau. Le fond 102 du réservoir 10 est tronconique et contient une roue à aubes rotative 13 montée au-dessus d'une pompe centrifuge 14 qui alimente la pâte à la canalisation de sortie 15. La roue à aubes 13 et la

pompe 14 sont toutes deux entratnées par un arbre ver-

tical 16 qui peut être entraîné par le dessus, comme illustré, grâce à une commande par chatne 17 et un moteur électrique 171, mais cet arbre peut aussi être

commandé par le dessous. Comme on le montre plus spé-

cialement sur la Figure 2a, la roue à aubes 13 se pré-

sente sous forme d'un disque plat présentant des ouver-

tures 18 que la p&te peut traverser et portant une sé-

rie d'aubes ou dents verticales 19 disposées suivant un

angle aigu par rapport au rayon local de la roue à au-

bes. Le fond tronconique 102 du réservoir comporte éga-

16 lement des barres internes de rupture 103, par exemple

au nombre de 4, pour empêcher la formation d'un mouve-

ment tourbillonnant de la pate. Le ciment et les addi-

tifs sont introduits dans le réservoir par la goulotte d'admission 11, tandis que l'eau est introduite par la canalisation 12, et ce dans les proportions appropriées, par exemple 75 kg de ciment et 5 kg d'additifs pour kg d'eau. La roue à aubes 13 et la pompe 14 sont mises en rotation grâce au moteur électrique 71, qui

est normalement de 75 kW, de manière à créer les con-

ditions réelles d'un mélange à cisaillement élevé dans

la zone de mélange et à extraite la pate par la canali-

sation de sortie 15. Les conditions réelles de mélange à cisaillement élevé, sous lesquelles les blocs et les agglomérats de matières solides sont dissociés de façon efficace et disersés de façon uniforme dans la pate, sont obtenues lorsque la puissance d'entrée dépasse kW par 100 kg de pâte. La pâte de ciment et d'eau

ainsi produite est de préférence mais non nécessaire-

24785 1 8

ment thixotropique.

Un appareil de mélange à cisaillement élevé d'un type approprié est vendu par la société Solvo International AB de Bromma, Suède et par la société Black-Clawson Company, Shartle Pandia Division, de

Middletown, Ohio, Etats-Unis d'Amérique.

Les Figures 3 et 4 illustrent un mélangeur statique 6 à employer pourmélanger les fibres de verre dans la pâte de ciment et d'eau sans provoquer de dégâts appréciables à ces fibres. Ce mélangeur statique 6 agit pour réunir les courants de pâte et de fibres de verre et pour modifier le parcours du courant mixte sans utiliser d'aubes, de bras ou d'autres éléments mobiles encore. Le mélangeur statique illustré comprend trois sections, à savoir (a) un premier conduit 20 en forme de canal, incliné vers le bas et présentant une base plane, (b) une section médiane 22 comportant une paroi

arrière essentiellement verticale 23 et une paroi for-

tement inclinée 24 espacée par rapport à la précédente, et (c) un second conduit en forme de canal 25 qui est également incliné vers le bas mais orienté dans le sens opposé à celui du premier conduit 20, lorsqu'on regarde l'ensemble depuis le haut. Un dispositif étrangleur 26, essentiellement de forme conique, est agencé, comme illustré, à l'extrémité inférieure du premier conduit 20. Une plaque plane ou un dispositif amortisseur plan 27 est monté à pivotement à l'extrémité inférieure

du second produit 25.

La pâte de ciment et d'eau provenant du mé-

langeur à cisaillement élevé est alimentée en passant par la cuve à agitation continue ou dispositif agitateur 4 et par la pompe 5 (figure l) au premier conduit 20, et ce comme indiqué par la flèche 28 sur la Figure 3, cette

24785 1 8

p&te descendant le long de ce conduit 20_ Les fibres de verre sont alimentées de la manière indiquée par la flèche 29 sur la surface supérieure exposée du courant de p&te 30 se trouvant dans le premier conduit 20. Lorsque le courant mixte de pate et de fibres de

verre atteint le dispositif étrangleur de forme coni-

que 26, cette pâte est amenée à s'élever et à entourer

les fibres de verre à la surface exposée de la p&te.

Lorsque le courant mixte de p&te et de fibres de verre

quitte le premier conduit 20, il heurte la paroi forte-

ment inclinée 24 de la section médiane 22 du mélangeur statique, de sorte qu'un mélange des fibres de verre se produit dans la pate. Cette pâte tombe ensuite sur le second conduit incliné 25 de sorte que la surface exposée au départ et qui comportait les fibres de verre se trouve maintenant au fond ou au voisinage du fond

du courant 31, de sorte qu'un nouveau mélange se réa-

lise, tandis que le poids de la pâte qui se trouve,à ce moment, principalement au-dessus des fibres de verre

tend "à imprégner"ces fibres de ciment humide. Finale-

ment, le courant de pate contenant les fibres de verre heurte la plaque montée à pivotement ou dispositif amortisseur 27, ce qui crée un mélange supplémentaire, et tombe dans le réservoir conique 9 (figure 1). On a constaté que le mélangeur statique décrit ci-dessus est très efficace pour incorporer des proportions de 1 à % en poids de fibres de verre dans une pate d'eau et

de ciment, avec une "imprégnation' appropriée des fi-

bres de verre par le ciment humide et un minimum de

dégâts aux fibres.

Depuis le mélangeur statique 6 et le réar-

voir conique 9, la pâte d'eau et de ciment, contenant les fibres de verre, est alimentée au distributeur de pate d'une machine du type Magnani, par exemple la

machine illustrée par la Figure 5 ou la Figure 6.

La Figure 5 illustre une machine Magnani pour la fabrication de plaques en ciment renforcées par fibres, cette machine comportant une table mobile perforée continue 32 passant autour de deux cylindres rotatifs 33. Cette table mobile 32 est fermée suivant

ses cotés et sa zone interne est reliée à une pompe as-

pirante (non représentée). Une courroie continue en tis-

su 34, perméable à l'eau, est guidée autour d'une sé-

rie de galets cylindriques rotatifs, trois de ceux-ci étant illustrés et désignés par 36,38 et 40. La courroie en tissu 34 est supportée par le haut de la table mobile

32 et passe entre le haut de cette table et un distribu-

teur de pate se présentant sous la forme d'un chariot 42 espacé au-dessus de la courroie 34. Ce chariot 42 est

monté de manière à être animé d'un mouvement de va-et-

vient au-dessus de la table mobile, comme illustré par les flèches 43, et ils portent deux cylindres 44 et 441 qui s'étendent transversalement suivant la largeur de la courroie 34. Le cylindre amont 44 est entraîné dans le sens antihoraire, tandis que le cylindre aval 441 est entraîné dans le sens horaire. Le chariot 42 est commandé par un moteur réversible (non illustré) et les limites de son déplacement sont déterminées

grâce à des interrupteurs de fin de course (non repré-

sentés) Une canalisation de pate 46 pend au-dessus du chariot 42 et est montée de manière à se déplacer longitudinalement avec ce chariot. Cette canalisation

46 est reliée par l'intermédiaire d'une vanne (non re-

présentée) au réservoir conique 9 qui reçoit la pate contenant les fibres de verre provenant du mélangeur statique 6. Un détecteur de profondeur 60 est agencé pour déceler le moment o la pate se trouvant dans le réservoir 9 atteint une profondeur désirée et pour commander la pompe 5 et l'appareil de fragmentation 7

de la façon décrite ci-après.

Si on désire produire d plaques ondulées

les cylindres 44 et 441 comportent des surfaces ondu-

lées et un cyclindre de calandrage ondulé 45 est dispo-

sé transversalement à la courroie 34 en aval du chariot

42. Cette courroie 34 reçoit, tandis qu'elle passe au-

dessus de la table mobile 32, une conformation ondulée qui est complémentaire de celle des cylindres 44, 441 et 45. Les ondulations peuvent être formées dans la courroie en tissu 34 en utilisant une table mobile 32 de section ondulée et en employant une rangée linéaire de tiges espacées en amont du chariot 42. Les ondulations sont ensuite supprimées de la courroie en tissu 34 en

faisant-passer celle-ci sur une surface à bord plan 49.

Lors du fonctionnement, la pompe 5 alimen-

te la pate de ciment et d'eau depuis la cuve 4 au mélan-

geur statique 6, tandis que l'appareil de fragmentation 7 fournit des fibres de verre en torons fragmentés à

ce mélangeur, et ce aux allures appropriées. Le mélan-

geur statique 6 fournit la pate contenant les fibres de verre au réservoir 9 jusqu'à ce que le détecteur 60 décèle la profondeur désirée de pate, moment auquel l'appareil de fragmentation 7 est d'abord débranché puis la pompe 6. La table mobile 32 et la courroie en tissu 34 sont déplacés de manière lente suivant leurs parcours respectifs dans les sens indiqués, et la pression est réduite dans la zone interne de la table mobile 32. La vanne existant dans la canalisation de pate 46 est- ouverte pour permettre l'écoulement de la pâte vers le chariot distributeur de pâte 42. Dès que le détecteur 60 décèle que la profondeur de pate dans le réservoir 9 est tombée en dessous du niveau désiré,

il met en circuit d'abord la pompe 5 et ensuite l'appa-

reil de fragmentation 7 pour maintenir un niveau prati-

quement constant de pate contenant des fibres de verre dans le réservoir 9 et pour entretenir une alimentation constante au chariot distributeur de pâte 42. L'espace existant entre les cylindres 44 et 441 est rempli d'une masse de pate qui est répartiede façon uniforme sur la

courroie 34 en couches progressives grâce au déplace-

ment en va-et-vient du chariot 42, et ce de manière à créer, par accumulation, une feuille de pate sur la courroie 34. La pate se conforme à l'allure ondulée de la courroie 34 et elle passe en dessous du cylindre de calandrage ondulé 45 qui comprime la feuille ondulée de pâte à une épaisseur désirée. La feuille de pate est asséchée, tandis qu'elle avance, grâce à l'aspiration agissant à travers la table mobile 32 et la courroie en

tissu 34, jusqu'à ce que la p&te atteigne un état suffi-

samment rigide pour être retirée de la courroie 34 en 49. La plaque de matière composée ainsi produite est ensuite coupée en plaques distinctes qui sont emportées

par un transporteur à aspiration en vue de leur durcis-

sement et de leur empilage jusqu'à ce qu'elles puissent

être considérées comme tout à fait terminées.

La Figure 6 illustre une machine du type Magnani pour la fabrication de canalisations en ciment

à renforcement par fibres.

Le réservoir conique 9 qui reçoit la pâte du mélangeur statique 6 est relié à un distributeur de p&te se présentant sous la forme d'une canalisation 52 et est localisé au-dessus d'une zone d'étranglement

52a existant entre la surface externe d'une toile fil-

trante 53, perméable à l'eau et.enveloppée étroitement autour d'un mandrin 54, et un cylindre de formage en acier 56. La canalisation distributrice de pâte 52

est--animée d'un mouvement de va-et-vient dans la direc-

tion de la longueur de l'étranglement 52a c'est-à-dire perpendiculairement au plan du papier lorsqu'on regarde la Figure 6. Le détecteur de profondeur 60 est prévu et agencé pour fonctionner de la façon décrite pour la forme de réalisation de la Figure 5. Le cylindre 56 est mobile dans un plan horizontal,en étmt pam vers la guche cu

Versla dxite comme mntré sur Ja Figure 6 et il peut tour-

ner dans le sens antihoraire, comme indiqué par les

flèches 57. Le déplacement horizontal du cylindre 56-

vers la droite, en considérant la Figure 6, permet de

s'accomoder d'une augmentation d'épaisseur de la matiè-

re cimentaire renforcée par fibres sur la toile filtrante 53 tout autour du mandrin 54, tout en entretenant une

pression de compaction contre la matière.

Le mandrin 54, qui est monté en vue d'une

rotation dans le sens horaire (comme indiqué sur la Fi-

gure 6) est constitué par un tube en acier ou en fonte perforé suivant la totalité de sa surface. Ce mandrin 54 comporte des extrémités fermées et sa zone interne est connectée par l'intermédiaire d'un conduit 58 à

une pompe aspirante (non représentée).

La machine telle qu'illustrée comporte en outre un cylindre supplémentaire 59 disposé à une distance fixe par rapport au mandrin et qui sert à lisser la surface et à comprimer la matière composée

cimentaire lorsqu'elle atteint son épaisseur désirée.

En fonctionnement, la pate de ciment et d'eau,

contenant les fibres de verre, est alimentée au ré-

servoir 9 et sa pronfondeur est maintenue pratiquement constante de la façon décrite avec référence à la Figure 5. La pression existant à l'intérieur du mandrin 54 est réduite et ce mandrin est amené à tourner dans

le sens horaire à une vitesse lente. La p&te est ensui-

te alimentée du réservoir 9 par la canalisation 52 à la zone d'étranglement existant entre la toile filtrante 53 se trouvant sur le mandrin 54 et le cylindre 56, de sorte que des couches progressives de pâte s'accumulent sur la toile filtrante 53. Le cylindre 56 lisse la surface et comprime la pâte au fur et à mesure qu'elle

est déposée sur la toile filtrante, tandis que l'aspi-

ration ou le vide appliqué à travers le mandrin 54 assè-

che la pâte. La combinaison de l'aspiration et de la

pression appliquée par le cylindre 56 provoque l'accu-

mulation graduelle d'un cylindre homogène, sdense et

résistant, de la matière composée cimentaire sur la toi-

le filtrante 53. La pression impartit une cohésion tota-

le aux couches successives de matière composée cimentai-

re à renforcement par fibres, tandis que le-cylindre 56 se déplace à l'écart du mandrin 54 jusqu'à obtention de l'épaisseur désirée, le cylindre 59 intervenant alors pour achever le lissage et la compression de la matière

composée cimentaire.

Le mandrin 54 comportant la canalisation for-

mée en ciment renforcé par fibres est retiré de la ma-

chine et transféré- à une seconde unité o ce mandrin est enlevé et o le ciment peut durcir. Des gabarits en bois

peuvent être introduitsdans la canalisation pour main-

tenir sa forme réelle jusqu'à ce que le ciment ait to-

talement fait prise.

Dans des exemples particuliersde mise en oeuvre du procédé de l'invention, on a réalisé des canalisations en ciment renforcées par des fibres de

verre en employant l'appareil des Figures 1,2,3,4 et 6.

On a mélangé avec de l'eau un ciment Portland ordinaire et-de la cellulose sous la forme de cellulose recyclée, pour former une p&te avec des proportions telle que l'on ait un rapport eau/matières solides de 1/1 dans la pâte contenant des fibres, alimentée à la machine du type Magnani de la Figure 6, et que l'on ait une

proportion de 2% en poids de cellulose dans les cana-

lisations terminées. Certaines des canalisations ont été réalisées en utilisant des fibres de verre du type résistant aux alcalis, Cem-FIL, de la composition donnée précédemment, sous la forme de torons fragmentés à une longueur de 3 mm, pratiquement tous ces torons étant dispersés en monofilaments individuels dans la

pate, ces fibres étant utilisées en une quantité per-

mettant de constituer 3,4% en poids du produit fini (Mélange 1). On a réalisé d'autres canalisations en

utilisant un mélange de 1 partie des torons dispersa-

bles avec 2 parties de torons de la même composition et qui ont été fragmentés à une longueur de 12 mm, tout en conservant leur intégrité dans la pâte, la quantité

totale des fibres de verre étant telle qu'ellesconstiti-

ent 6% en poids du produit terminé (Mélange 2). Finale-

ment, on a réalisé, pour des besoins de comparaison,

un certain nombre de canalisations à part cela similai-

res en une matière d'amiante-ciment traditionnelle,con-

tenant en pratique 10% en poids d'amiante dans un ci-

ment Portland ordinaire à l'intérieur du produit fini.

Ces canalisations sont supportées dans des berceaux et durcies dans l'air à une humidité relative de 100% pendant 7 jours, puis elles sont stockées pendant 21

jours sous abri dans l'air et sous des conditions am-

biantes. Les canalisations sont ensuite vérifiées en

mesurant la charge d'écrasement maximale qu'une lon-

24785 1 8

gueur de 300 mm supporterait et la pression d'éclatement hydraulique. Les résultats sont -présentés par le

Tableau suivant.

En permettant des variations dans l'épais-

seur de paroi, on verra que les canalisations produites par le procédé de la présente invention, en utilisant

un renforcement par fibres de verre, sont d'une résis-

tance ou robustesse égale ou supérieure à celle des Io canalisations traditionnelles en amiante-ciment, tout

en étant plus légères en raison de leur densité inférieu-

re. Diamètre de canalisation,mm Epaisseur paroi, mm

Tableau

de Charge d'écrase-

ment par longueur de 300 mm,(kN)

Pression d'éclate-

ment hydraulique, (kg/cm2) 3,84 6,5 4,11 3,84 1,42 1,42 1,44 1,44

1,5 Ciment-

amiante,

type clas-

sique

1,5 Ciment-

amiante,

type clas-

sique Densité (gcm3) Mélange ,2 9,7 9,1 9,9 ,2 ,4 n uL ru co Cn co

Claims (20)

REVENDICATIONS

1. Procédé de fabrication d'un produit compo-

sé cimentaire sans amiante, renforcé par fibres de verre, comprenant le mélange de ciment et d'eau pour former une pâte fluide dans un mélangeur à cisaillement

élevé, le mélange de la pâte susdite avec une propor-

tion prédéterminée de fibres de verre, le dépôt de la

pate contenant les fibres de verre sur une bande perméa-

ble à l'eau, l'égouttement de l'eau depuis la pâte à travers la bande pour y laisser les fibres de verre et le ciment, et le durcissement du ciment pour former

le produit composé cimentaire, à renforcement par fi-

bres de verre, ce procédé étant caractérisé en ce que la pate est mélangée avec les fibres de verre dans un mélangeur statique (6), o un mélange est réalisé en réunissant les courants de la pâte et des fibres de

verre et en modifiant ensuite le parcours (30) du cou-

rant mixte sans utiliser d'aubes ou de bras mobiles.

2. Procédé suivant la revendication 1, ca-

ractérisé en ce qu'on alimente d'abord les fibres de verre sur la surface exposée de la pâte au fur et à mesure que celle-ci se déplace le long d'un conduit dans le mélangeur statique (6), et en ce qu'on modifie ensuite le parcours de circulation (30) de la pâte de manière que la surface exposée susdite soit recouverte

par une profondeur importante de la pâte.

3; Procédé suivant la revendication 2, ca-

ractérisé en ce qu'on alimente les fibres de verre sur la surface exposée, tandis qu'on alimente la pâte le long d'un conduit incliné vers le bas (20), en amenant ensuite la pâte à passer sur un second conduit incliné vers le bas (25) dirigé en sens opposé par rapport au premier conduit (20) , lorsqu'on les regarde depuis le haut, pour modifier ainsi le parcours de circulation (30) afin que la surface initialement exposée de la

p&te se situe par la suite au fond du courant de circu-

lation ou ai voisinage du fond de celui-ci.

4. Procédé suivant l'une ou l'autre des

revendications 2 et 3, caractérisé en ce que,après

l'alimentation des fibres de verre sur la surface ex-

posée, on procède à un mélange initial grâce à un dispositif étrangleur de forme essentiellement conique (26) se trouvant dans le conduit (20), ce qui amène la pate de ciment serouvant en dessous de la surface exposée à s'élever et à entourer les fibres de verre

5. Procédé suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le mélangeur

statique (6) est soumis à des vibrations, tandis que la

pate de ciment et les fibres de verre circulent à tra-

vers ce mélangeur.

6. Procédé suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pate

fluide de ciment et d'eau,formée dans le mélangeur à cisaillement élevé, est d'abord alimentée à une cuve

de retenue (4) o cette pate est agitée de façon conti-

nue, et est ensuite alimentée à une allure prédétermi-

née au mélangeur statique (6).

7. Procédé suivant l'une quelconque des re-

vendications 1 à 6, caractérisé par-'.'utilisation d'une

machine pour amiante-ciment du type Magnani, dans la-

quelle la pâte contenant des fibres de verre est alimen-

tée depuis le mélangeur statique (6) à un réservoir (9), et de là à un distributeur de pate (42) de la machine Magnani, qui dépose la p&te sur la bande perméable à

l'eau (34) de cette machine.

8. Procédé suivant la revendication 7, ca-

ractérisé en ce qu'on alimente au réservoir (9) unique-

ment une quantité suffisante de pâte pour fournir une

alimentation continue au distributeur de pâte (42).

9. Procédé suivant la revendication 8, ca- ractérisé en ce que le volume de pâte se trouvant dans le réservoir (9) est limité par un mécanisme de réglage

de profondeur (60).

10. Procédé suivant la revendication 9, ca-

ractérisé en ce que le mécanisme de réglage de profon-

deur (60) décèle le moment o la profondeur de la pâte dans le réservoir (9) a atteint un niveau désiré et il commande l'alimentation de pâte de ciment et d'eau et

de fibres de verre au mélangeur statique (6) pour en-

tretenir ce niveau à un état pratiquement constant.

11. Procédé suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les fi-

bres de verre consistent en fibres en torons fragmen-

tés, présentant une résistance aux alcalis.

12. Procédé suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les fibres de verre sont mélangées dans la pâte en une proportion permettant d'obtenir de 1 à 10% en poids de ces fibres dans la matière composée

cimentaire finale. -

13. Procédé suivant la revendication 12, ca-

ractérisé en ce que les fibres de verre sont mélangées dans la pâte dans une proportion permettant d'obtenir de 3 à 5% en poids de ces fibres dans le produit composé

cimentaire final.

14.-Procédé suivant l'une quelconque des

revendications 11 à 13, caractérisé en ce que la tota-

lité ou une proportion prédéterminée des fibres en to-

rons fragmentés se disperse en filaments individuels

dans la pate de ciment.

15. procédé suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la proportion des torons qui se dispersent par rapport aux torons qui conservent leur intégrité dans la pâte est essentiellement de 1/2.

16. Procédé suivant l'une ou l'autre des re-

vendications 14 et 15, caractérisé en ce que les fila-

ments individuds des fibres de verre utilisées ont un diamètre de l'ordre de 10 à 30 microns et une longueur

de l'ordre de 2 à 4 mm.

17. Procédé suivant l'une quelconque des re-

vendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'on mélange

de la cellulose avec le ciment et l'eau dans le mélan-

geur à cisaillement élevé, en une quantité ne donnant pas plus de 5% en poids de cellulose dans le produit

composé cimentaire.

18. Procédé suivant la revendication 17, caractérisé en ce qu'on mélange la pate de manière

à avoir un rapport eau/matière solide de 1/1 à 2/1.

19. Procédé suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 18, caractérisé en ce qu'on mélange

avec le ciment et l'eau dans le mélangeur à cisaille-

ment élevé, du calcaire en poudre et/ou du sable fin

et/ou une terre d'infusoires et/ou des cendres pulvé-

risée de combustible.

20. Procédé suivant l'une quelconque des

revendications 1 à 19, caractérisé en ce qu'on mélange

des paillettes de mica avec le ciment et l'eau dans le mélangeur à cisaillement élevé en une quantité permettant d'obtenir jusqu'à 5% en poids de mica dans

le produit composé cimentaire.