FR2492364A1 - PROCESS FOR CURING MOLDED PARTS USING MIXTURES OF MINERAL COMPONENT CONSTRUCTION MATERIALS - Google Patents
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Abstract
A.PROCEDE DE DURCISSAGE DE PIECES MOULEES A L'AIDE DE MELANGES DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION A COMPOSANTS MINERAUX. B.PROCEDE CARACTERISE EN CE QU'ON DONNE AUX PIECES MOULEES UNE STRUCTURE POREUSE LORS DE LEUR MISE EN FORME ET ON LES SOUMET A UN COMPACTAGE AVANT LEUR TRAITEMENT PAR DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES HAUTES FREQUENCES. C.L'INVENTION S'APPLIQUE A LA FABRICATION DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION MOULES.A.PROCESS FOR CURING MOLDED PARTS USING MIXTURES OF CONSTRUCTION MATERIALS WITH MINERAL COMPONENTS. B.PROCESS CHARACTERIZED IN THAT MOLDED PARTS ARE GIVEN A POROUS STRUCTURE WHEN THEY ARE SHAPED AND ARE SUBJECTED TO COMPACTION BEFORE THEIR TREATMENT BY HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC WAVES. C. THE INVENTION APPLIES TO THE MANUFACTURE OF MOLDED CONSTRUCTION MATERIALS.
Description
La présente invention concerne un procédé de dur-The present invention relates to a method for
cissage de pièces moulées réalisées à l'aide de mélanges de matériaux de construction à composants minéraux, procédé selon lequel on soumet les pièces moulées à un traitement thermique avec application d'ondes électromagnétiques à haute fréquence. Des pièces moulées réalisées à l'aide d'un mélange de liants minéraux tels que du ciment, de la chaux, du plâtre et des additifs ajoutés en des quantités appropriées tels que curing molded parts made of mixtures of building materials with inorganic components, wherein the molded parts are subjected to a heat treatment with application of high frequency electromagnetic waves. Molded parts made with a mixture of mineral binders such as cement, lime, plaster and additives added in appropriate quantities such as
du sable, du gravier, des pierres concassées, de l'argile ex- sand, gravel, crushed stone, exquisite clay
pansée ou analogue, avec de l'eau, en procédant par coulée, dressed or the like, with water, by casting,
par compression ou par vibration, injection, pressage ou pom- by compression or vibration, injection, pressing or pumping
page, les pièces ainsi obtenues peuvent se figer sans difficulté ou durcir. On peut également accélérer le durcissage par un traitement thermique en utilisant des moules chauffés, de la vapeur chaude ou de l'air chaud que l'on fait passer sur les pièces moulées, on peut également exposer les pièces moulées page, the pieces thus obtained can freeze easily or harden. It is also possible to accelerate the curing by a heat treatment using heated molds, hot steam or hot air which is passed on the molded parts, it is also possible to expose the molded parts
à des radiateurs électriques ou les mettre dans des étuves. to electric heaters or put them in drying ovens.
Très fréquemment, on durcit les matériaux pressés pour former les pièces moulées également dans des autoclaves sous une forte pression de vapeur et à température élevée, en utilisant par Very frequently, the pressed materials are hardened to form moldings also in autoclaves under high steam pressure and at high temperature, using
exemple des pressions de l'ordre d'environ 16 bars et des tem- example of pressures in the range of about 16 bar and tempera-
pératures de l'ordre de 2000C.temperatures around 2000C.
Tous les procédés utilisés pour accélérer le dur- All the processes used to accelerate the dura-
cissage sont coûteux en temps et en énergie. A cela s'ajoute que les traitements thermiques mentionnés ci-dessus présentent creeping are expensive in time and energy. In addition, the thermal treatments mentioned above have
l'inconvénient que la chaleur ne pénètre que lentement de l'ex- the disadvantage that the heat penetrates only slowly from the ex-
térieur à l'intérieur des pièces moulées. Il en résulte que les zones périphériques des pièces moulées sont déjà durcies alors que le coeur des pièces contient encore des matériaux non durcis, et qui ne durcissent complètement, progressivement, seulement ultérieurement. Il en résulte des contraintes entre inside the molded parts. As a result, the peripheral zones of the moldings are already hardened while the core of the pieces still contains uncured materials, and which harden completely, gradually, only later. This results in constraints between
les zones périphériques et le coeur de la pièce moulée, con- the peripheral zones and the core of the molded part,
traintes qui peuvent entratner la destruction immédiate ou ultérieure de la pièce moulée. A cela s'ajoute que du fait des temps de durcissage longs, il faut des volumes de stockage correspondants pour recevoir les pièces moulées non encore durcies, puisqu'un empilage à l'extérieur n'est possible qu' stresses that can cause the immediate or subsequent destruction of the molded part. In addition, because of the long curing times, corresponding storage volumes are required to receive molded parts that have not yet hardened, since stacking outside is only possible.
après un durcissage suffisant.after sufficient curing.
Il est également connu d'accélérer le durcisse- It is also known to accelerate hardening
ment du béton à l'aide d'un courant alternatif à haute fré- concrete with a high-frequency alternating current
quence. Pour cela, on a placé la pièce en béton entre deux plaques qui jouent le rôle de plaques de condensateur branchées sur un générateur de haute fréquence. Les composants du béton sont soumis à un champ alternatif à haute fréquence selon une polarisation à dipole, et sont mis en oscillation, ce qui pro- accordingly. For this, we placed the concrete part between two plates that act as capacitor plates connected to a high frequency generator. The concrete components are subjected to a high-frequency alternating field in a dipole bias, and are oscillated, thereby
voque une élévation de la température. Cette élévation de tem- voque a rise in temperature. This rise in tempera-
pérature fonctionne comme un chauffage direct dans lequel l'énergie électrique est transformoeen chaleur directement au coeur de la pièce en béton, à durcir, et entra ne un durcissage de la pièce. Comme ce durcissage se produit en tous les points de la pièce c'est-à-dire tant dans le coeur que dans les zones périphériques, on évite les tensions mentionnées, et qui sont The temperature functions as a direct heating in which the electrical energy is transformed directly into the heat of the concrete part, hardening, and hardening the room. As this hardening occurs at all points of the part, that is to say both in the heart and in the peripheral zones, the mentioned tensions, which are
liées aux traitements thermiques usuels appliqués de l'exté- related to usual heat treatments applied externally
rieur. On a toutefois constaté que pour des pièces moulées laughing. However, it has been found that for castings
en béton, chauffées à haute fréquence, la rapidité du chauf- in concrete, heated at high frequency, the speed of heating
fage provoquait des destructions du réseau du béton déjà com- fage caused destruction of the already existing concrete network.
primé. Ces destructions du réseau auraient pour origine la forte pression de vapeur de l'eau engendrée à l'intérieur de la pièce moulée par chauffage direct. On a certes tenté de supprimer de nouveau des détériorations de la structure en vibrant de nouveau les pièces moulées c'est-à-dire par une action mécanique sur la pièce; toutefois cette opération premium. This destruction of the network would originate from the high vapor pressure of the water generated inside the molded part by direct heating. It has certainly attempted to remove again deteriorations of the structure by vibrating again the molded parts that is to say by a mechanical action on the part; however this operation
nécessite non seulement un travail supplémentaire mais égale- not only requires additional work but also
ment une mesure qui peut mettre en cause la résistance de la a measure which may call into question the resistance of the
pièce moulée, durcie.molded part, hardened.
La présente invention a pour but de créer un procédé de durcissage de pièces moulées réalisées en des mélanges de matériaux de construction, procédé selon lequel les pièces moulées présentent après leur traitement par des ondes The object of the present invention is to create a process for curing molded articles made of mixtures of construction materials, the process according to which the molded parts exhibit, after their treatment, waves
électromagnétiques à haute fréquence, sans aucun autre traite- electromagnetic fields, without any other
ment, à la fois très rapidement une grande résistance ainsi at the same time, very quickly a great resistance as well
que la résistance finale souhaitée. than the desired end resistance.
A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce qu'on donne une structure poreuse aux pièces moulées lors de leur mise en forme et avant leur traitement par des ondes électromagnétiques à haute fréquence, on les For this purpose, the invention relates to a method characterized in that a porous structure is given to the molded parts during their shaping and before their treatment by high-frequency electromagnetic waves, they are
soumet à un compactage.subject to compaction.
Pour permettre d'équilibrer la vapeur d'eau sous pression qui se forme au cours du durcissage, à l'intérieur de la pièce moulée en béton, sans provoquer des destructions dans la structure, on assure dès la fabrication de la pièce d'avoir des pores ouverts. Du fait de ces pores existant dans la pièce et qui sont ouverts vers l'extérieur, la vapeur d'eau qui s'y forme peut s'échapper jusqu'à ce qu'il se produise un équilibre In order to balance the pressurized water vapor that forms during curing, inside the molded concrete part, without causing destructions in the structure, it is ensured as soon as the piece is made to have open pores. Due to these pores existing in the room and which are open to the outside, the water vapor that forms there can escape until an equilibrium occurs.
avec la pression de vapeur de l'atmosphère ambiante. with the vapor pressure of the ambient atmosphere.
La porosité des pièces moulées s'obtient de façon connue en maintenant la fraction de liant dans le mélange de The porosity of the molded parts is obtained in a known manner by maintaining the binder fraction in the mixture of
matière minérale pauvre en sable, à un niveau suffisamment fai- sand-poor mineral material at a sufficiently low level
ble que même pour une compression optimale, des cavités subsis- even for optimal compression, cavities remain
tent dans la pièce moulée. De tels mélanges sont habituels pour tent in the casting. Such mixtures are usual for
la fabrication de parpaings.the manufacture of blocks.
On ne peut absolument donner aucune grandeur pour We can not absolutely give any size for
la porosité des pièces moulées. Cette porosité dépend de diffé- the porosity of the molded parts. This porosity depends on
rents paramètres tels que par exemple la forme et les dimensions parameters such as for example shape and dimensions
de la pièce moulée. Il est toutefois évident pour chaque spé- of the molded part. It is obvious, however, for each
cialiste, dans le cadre de ses connaissances technologiques, de déterminer par des essais quèlle doit 8tre l'ampleur de la porosité minérale pour assurer la perméabilité nécessaire à la of his technological knowledge, to determine by trial that the extent of mineral porosity should be sufficient to ensure the permeability necessary for
vapeur d'eau. Les exemples donnés ci-après comportent des indi- water vapour. The examples given below include indi-
cations suffisantes pour modifier la composition des mélanges sufficient to modify the composition of the mixtures
de béton pour obtenir des pièces moulées présentant une poro- of concrete to obtain molded parts having a porosity
sité suffisante.sufficient capacity.
La porosité maximale est évidemment limitée par The maximum porosity is obviously limited by
le fait que des surfaces de contact suffisantes pour les ma- the fact that sufficient contact surfaces for the ma-
tières minérales doivent subsister à l'intérieur de la pièce minerals must remain inside the room
moulée pour permettre un renforcement de la pièce par le trai- molded to allow reinforcement of the workpiece by
tement à haute fréquence.high frequency.
En effet, des essais ont montré que la création de surfaces de contact suffisantes à l'intérieur de la structure de la pièce moulée ainsi formée était primordiale pour réaliser des pièces durcies par un traitement aux ondes électromagnétiques d'efficacités déterminantes. Lorsque les surfaces de contact ne sont pas suffisantes, les pièces moulées se détruisent à la fin du durcissage, soit d'elles-mêmes, soit sous l'effet d'une Contrainte. On a constaté qu'en comprimant de préférence en Indeed, tests have shown that the creation of sufficient contact surfaces within the structure of the molded part thus formed was essential for making parts cured by electromagnetic wave processing of determining efficiencies. When the contact surfaces are not sufficient, the molded parts are destroyed at the end of hardening, either of themselves or under the effect of a constraint. It has been found that by compressing preferably
pressant, en tassant et/ou en vibrant ou en utilisant un trai- pressing, tamping and / or vibrating or using
tement analogue pour la pièce moulée avant le traitement aux similar for the molded part before the treatment with the
hautes fréquences, on imbrique les surfaces de réaction telle- high frequencies, the reaction surfaces such as
ment fortement que lors du durcissage, on obtient une liaison strongly, that during curing a bond is obtained
suffisante pour la structure.sufficient for the structure.
On a constaté que pour la mise en oeuvre du It has been found that for the implementation of
procédé selon l'invention, on utilisait de préférence des mélan- method according to the invention, mixtures of
ges de matériaux de construction contenant comme matériaux of building materials containing as materials
minéraux naturels des cendres volantes. natural minerals of fly ash.
De façon surprenante, on a constaté que des pièces moulées qui contenaient pratiquement exclusivement des Surprisingly, it has been found that moldings which contain almost exclusively
cendres volantes comme composants minéraux et de faibles quan- fly ash as a mineral component and of low
tités de liants de 1 à 15 % en poids de ciment et/ou de chaux, pouvaient 8tre renforcées par le traitement aux micro-ondes, suffisamment pour pouvoir fabriquer de cette façon des briques, Binder contents of 1 to 15% by weight of cement and / or lime could be enhanced by the microwave treatment, sufficiently to make bricks in this way,
de additifs de synthèse ou autres composants analogues. synthetic additives or other similar components.
On peut également comprimer des mélanges de matériaux de construction qui contiennent comme composants minéraux du sable et/ou d'autres additifs à gros grains et comme Mixtures of building materials containing sand and / or other coarse additives and as
liants du ciment et/ou de la chaux, les pièces moulées présen- binders of cement and / or lime, castings
tant la porosité appropriée pour la mise en oeuvre du procédé. both the porosity appropriate for the implementation of the method.
Le durcissage des pièces moulées effectué selon le procédé de l'invention offre la possibilité d'utiliser des matériaux de rebut stockés sur des aires de stockage, tels que par exemple de la poussière de filtre provenant de The curing of the moldings carried out according to the method of the invention offers the possibility of using waste materials stored on storage areas, such as for example filter dust from
centrales à combustible, et avec une faible consommation d'éner- fuel-fired plants, and with low energy consumption
gie pour la fabrication de composants de construction. De tels for the manufacture of construction components. Such
composants ont par exemple l'avantage d'un poids particulière- For example, components have the advantage of a particular weight
ment faible. Cet avantage s'obtient à des coûts faibles par weak. This advantage is obtained at low costs per
l'application du procédé selon l'invention. the application of the process according to the invention.
On a constaté que le traitement de la pièce moulée par rayonnement pouvait également se faire en des étapes distinctes et pour cela on réalise de préférence un stockage préalable du mélange de matériaux de construction, mis en forme avant de commencer la première irradiation, puis en utilisant It has been found that the treatment of the radiation-molded part can also be done in separate steps and for this purpose preferably a prior storage of the formed material mixture before starting the first irradiation and then using
des pauses entre chaque fois deux phases d'irradiation succes- pauses between two successive phases of irradiation
sives on arrivait aux meilleurs résultats. Un tel procédé pas à pas avec traitement aux hautes fréquences peut s'utiliser sans difficulté car on a constaté que les temps de traitement If we achieved the best results. Such a step-by-step process with high frequency processing can be used without difficulty because it has been found that the processing times
nécessaires sont extrêmement courts et sont de l'ordre de quel- necessary are extremely short and are of the order of
ques minutes0 On a en outre constaté que la consommation en énergie du procédé selon l'invention était fortement diminuée par rapport auxtraitements thermiques connus. Du fait des durées de durcissage courtes, il n'est plus nécessaire d'avoir des halles de grandes surfaces car le matériau durci selon le procédé de l'invention peut immédiatement s'empiler et être ainsi stocké à l'extérieur. It has furthermore been found that the energy consumption of the process according to the invention is greatly reduced compared to known heat treatments. Due to the short curing times, it is no longer necessary to have halls of large areas because the cured material according to the method of the invention can immediately stack and be stored outside.
Le procédé selon l'invention concerne la fabri- The process according to the invention concerns the manufacture
cation de pièces moulées de tout type. Cela englobe également les produits granulés fabriqués à l'aide de mélanges de matériaux de construction, produits qui sont utilisés comme additifs de synthèse pour des mélanges des produits de construction avec cation of molded parts of any type. It also includes granulated products made from mixtures of building materials, which products are used as synthetic additives for mixtures of construction products with
des liants minéraux ou organiques.inorganic or organic binders.
De tels produits granulés sont soumis à des ondes électromagnétiques pour 9tre durcis. Cela permet d'obtenir Such granulated products are subjected to electromagnetic waves to be cured. This allows to obtain
de façon simple les mélanges de produits de construction, cor- in a simple way the mixtures of construction products, cor-
respodants de préférence en utilisantdbs cendres volantes pour preferably using using fly ash for
les traiter et obtenir des granulés. treat them and get pellets.
Il est à remarquer que des mélanges de matériaux de construction qui sont coulés pour donner une pièce moulée, It should be noted that mixtures of building materials that are cast to give a molded part,
dense dans un coffrage, ne conviennent pas pour la mise en oeu- dense in a formwork, are not suitable for the
vre d'un traitement thermique par irradiation à l'aide de micro- heat treatment by irradiation using micro-
ondes car les pièces moulées, coulées ne présentent pas la porosité appropriée et subissent les modifications de structure waves because molded castings do not have the proper porosity and undergo structural changes
déjà mentionnées, dans le cas d'un traitement aux hautes fré- already mentioned, in the case of high-frequency treatment
quences, puisque la vapeur d'eau qui se forme ne peut s'échap- quences, since the water vapor that forms can not escape
per suffisamment à l'extérieur.per sufficiently outside.
Des détails de l'invention découlent de la Details of the invention derive from the
description faite ci-après à l'aide de différents exemples description given below using different examples
Exemple 1:Example 1
Avec addition d'un accélérateur du commerce sui- With the addition of a commercial accelerator
vant une proportion quantitative de 1 %, on réalise un mélange de matériauxde construction contenant 2310 g de sable à béton d'une granulométrie de 0/4 mm, 1080 g de ciment Portland de type 45F et 212 g d'eau, la proportion d'accélérateur étant rapportée au mélange de matériaux de construction contenant le liant et avec addition d'un agent de superfluidisation du commerce suivant un pourcentage quantitatif de 0, 5 % par rapport à la fraction de ciment contenue dans le mélange; on With a quantitative proportion of 1%, a mixture of building materials containing 2310 g of 0/4 mm concrete sand, 1080 g of Portland cement type 45F and 212 g of water is produced. accelerator being related to the mixture of building materials containing the binder and with the addition of a commercial superfluidizing agent in a quantitative percentage of 0.5% with respect to the cement fraction contained in the mixture; we
mélange l'ensemble et on presse pour obtenir une pièce moulée. mix together and press to obtain a molded part.
Ce mélange donne une pièce moulée en béton au sable, poreux. This mixture gives a molded piece made of sand concrete, porous.
Après un stockage préalable de 30 minutes, on soumet cette pièce moulée à une irradiation aux micro-ondes d'une puissance After storage for 30 minutes, this molded article is subjected to microwave irradiation with a power of
de 0,022 kWh/kg. Après un stockage intermédiaire sans irradia- of 0.022 kWh / kg. After intermediate storage without irradiation
tion, d'environ 15 minutes, on irradie de nouveau la pièce approximately 15 minutes, the room is irradiated
moulée avec des micro-ondes d'une puissance de 0,022 kWh/kg. molded with microwaves with a power of 0.022 kWh / kg.
A la fin de la seconde irradiation, la pièce moulée est solide et suffisamment durcie pour permettre son At the end of the second irradiation, the molded part is solid and sufficiently hardened to allow its
transport à l'état empilé et sans stockage. transport in the stacked state and without storage.
Exemple 2:Example 2
On réalise un mélange de 1200 gr de béton de A mixture of 1200 gr of concrete of
sable d'une granulométrie de 0/4 mm selon des rapports quanti- sand with a particle size of 0/4 mm in quantitative
tatifs de l'exemple 1, avec 660 gr de broyat de chaux d'une granulométrie de 2/4 mm et 264 gr de broyat de chaux d'une granulométrie de 4/8 mm. L'addition d'accélérateur et d'agent de superfluifisation se font comme à l'exemple 1. Lorsque le mélange est réalisé, on le presse pour former une pièce moulée poreuse. On obtient une pièce moulée en béton, poreux. Après démoulage immédiat, on soumet la pièce à un traitement aux Examples of Example 1, with 660 gr of lime crushed material with a particle size of 2/4 mm and 264 gr of crushed limestone with a particle size of 4/8 mm. The addition of accelerator and superfluidization agent are as in Example 1. When mixing is performed, it is pressed to form a porous molded part. A porous concrete mold is obtained. After immediate demolding, the part is subjected to a treatment with
micro-ondes d'une puissance de 0,03 kWh/kg. A la fin du trai- microwaves with a power of 0.03 kWh / kg. At the end of
tement et après refroidissement de la pièce, celle-ci est suf- after cooling down the room, it is sufficient
fisamment durcie pour permettre son empilage, son transport et hardened to allow stacking, transport and
son stockage.its storage.
Exemple 3:Example 3
On réalise un mélange de 1250 gr de cendres volantes stockées à l'extérieur, ayant une humidité d'environ 18 %, 250 gr de chaux fine, blanche, 2,5 gr de soude, 2,5 gr d'un agent de fluidification et 150 gr d'une solution à 10 % de silicate de soude; on presse pour former une pièce moulée poreuse et on irradie aux micro-ondes comme à l'exemple 1. La pièce moulée, durcie présente une densité brute, à l'état sec de 1220 kg/m et une résistance à la compression de 6,4 N/mm, A mixture of 1250 gr of fly ash stored outside, having a humidity of about 18%, 250 gr of fine white lime, 2.5 gr of sodium hydroxide, 2.5 gr of a blowing agent is produced. and 150 gr of a 10% solution of sodium silicate; it is pressed to form a porous molded article and irradiated with microwaves as in Example 1. The cured molded part has a dry density of 1220 kg / m 2 and a compressive strength of 6 , 4 N / mm,
ces grandeurs étant mesurées après 14 jours. these quantities being measured after 14 days.
On confirme ainsi que par addition de soude et de silicate de soude, on obtient une solidité suffisante déjà It is thus confirmed that by adding sodium hydroxide and sodium silicate, sufficient strength is obtained already.
à des températures d'environ 1000C. at temperatures of about 1000C.
Exemple 4:Example 4
On presse et on durcit des pièces moulées poreuses à l'aide d'un mélange de 1200 gr de poudre de filtre électrique avec une teneur en eau d'environ 220 g, 100 gr de chaux blanche fine, 100 gr de ciment de Portland de type PZ 35F, 2,05 gr de soude, 2,5 gr d'un agent de fluidification, Porous moldings were pressed and hardened using a mixture of 1200 grams of electric filter powder with a water content of about 220 grams, 100 grams of fine white lime, 100 grams of Portland cement type PZ 35F, 2.05 gr of sodium hydroxide, 2.5 gr of a fluidising agent,
gr d'une solution à 10 % de silicate de soude. gr of a 10% solution of sodium silicate.
brute à sec de la pièce moulée était de 1000 kg/m3 tance à la pression de 4,5 N/mm, valeurs mesurées jours. La densité dry weight of the molded part was 1000 kg / m3 at 4.5 N / mm pressure, measured values days. The density
et sa résis-and its resistance
après 14 Les compositions des mélanges de matériaux de construction décrites aux exemples 1 à 4 peuvent contenir en plus d'autres matériaux tels que du sable, du gravier, des roches, des briques broyées, de l'argile boursoufflée, des scories de tout type. Dans ce cas également, il est confirmé The compositions of the building material mixtures described in Examples 1 to 4 may further contain other materials such as sand, gravel, rocks, crushed bricks, blown clay, slag of any type. . In this case too, it is confirmed
que les corps étrangers poreux présentent le durcissement appro- porous foreign bodies have the appropriate hardening
prié en appliquant des ondes haute fréquence. requested by applying high frequency waves.
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ST | Notification of lapse |