FR2808795A1 - Beton ayant une resistance amelioree a l'eclatement - Google Patents

Abstract

Un béton résistant à un éclatement lors d'un incendie comprend des fibres organiques en une proportion de 0, 02 à 0, 3 % en volume, lesdites fibres organiques ayant un diamètre de 5 à 200 m, et une longueur de 5a 40 mm, et étant formées à partir d'un matériau organique ayant un rapport restant en poids lors d'un chauffage à 500degreC de 30 % ou moins. Le béton a un rapport de l'eau au liant de 35 % ou moins.

Description

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CONTEXTE DE L'INVENTION Domaine de l'invention La présente invention concerne du béton qui présente une excellente résistance à l'éclatement lors d'un incendie et qui est utilisé dans des structures dans lesquelles des incendies peuvent se déclarer, telles que des immeubles, des tunnels, ou analogue.

Description de la technique apparentée On obtient un béton de résistance mécanique élevée en donnant au rapport, dans le béton, de l'eau a un liant, à savoir un matériau qui est impliqué dans une réaction d'hydratation dans le béton tel que le cime:'.", le laitier, les cendres volantes, la fumée de silice, analogue, une faible valeur. En rendant le bétn résistant, on obtient divers avantages, tels que la réduction des dimensions en coupe transversale des piliers d'immeubles, l'augmentation du nombre d'étages a'immeubles, et analogues. Toutefois, on sait que, i l'on augmente la résistance mécanique du béton en réduisant le rapport eau/ciment, dans un environnement de température élevée tel que lors d'un incendie, en raison de la pression de vapeur d'eau ou de la contrainte thermique ou analogue, divers problèmes peuvent se poser, à savoir que la surface du béton peut facilement é,.'E- .

Afin d'empêcher des éclatements dans des immeubles

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utilisant un tel béton de résistance mécanique élevée, on connaît les techniques suivantes.

La demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique (JP-A) N 9-13531 décrit une structure dans laquelle on empêche les explosions à l'aide d'un béton de faible résistance mécanique à proximité de la surface a la périphérie d'un pilier qui peut entrer directement en contact avec un incendie. Au niveau de la partie centrale du pilier, un béton de résistance mécanique élevée est utilisé, de façon à maintenir une résistance mécanique élevée pour lutter contre une force extérieure et un incendie.

En outre, bien que du béton ne soit pas utilisé pour -Les structures, la publication de la demande de brevet japonais (JP-B) N 57-20126 décrit, en tant que plaque moulée par extrusion ayant une résistance mécanique élevée utilisée pour un panneau pour l'intérieur et l'extérieur d'immeubles, une plaque moulée par extrusion dans laquelle des fibres d'acétate ou de rayonne n'une longueur de 5 à 20 mm et d'une épaisseur de 1 à 25 deniers sont mélangées dans une proportion au cim:.' amiante de 0,5 à 2,0 . Lorsqu'un incendie survient, les fibres se vaporisent, formant ainsi des trous minces. La vapeur d'eau s'échappe de ces parties, empêchant ainsi une explosion. En outre, JP-A-59-1284 décrit le mélange de fibres de polypropylène creuses et la prévention d'une explosion grâce à la vapeur qui s'échappe par les trus formés par ces fibres. De même, JP-B-62-12197 décrit un procédé de prévention d'explosions dans lequel, dans un ciment amiante préparé par mélange de perlite et de pc-u-e afin d'obtenir un pourcentage de vide de 30 à 60 , des trous étroits de 1 à 5 pum représentent 10 ou plus du vide.

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Les bétons de toutes ces publications présentent une résistance à l'explosion jusqu'à un certain niveau.

Toutefois, dans le procédé de JP-A-9-13531 consistant à utiliser un béton de faible résistance mécanique à la surface d'un élément en béton de résistance mécanique élevée, la surface en coupe droite des piliers ou analogue des immeubles augmente nécessairement, et l'effet de l'utilisation d'un béton de résistance mécanique élevée est réduit. En outre, dans la mesure 0j deux types de béton sont utilisés, la mise en oeuvre de ce procédé devient complexe et les coûts augmentent notablement.

Avec les procédés consistant à incorporer une cnarge, telle que des fibres, dans du béton, comme décrit dans JP-B-57-20126 et JP-A-59-1284, un béton ip résistance mécanique élevée peut être utilisé. Toutefois, lorsque la quantité de fibres qui est efficace Pl 11 empêcher une explosion est incorporée, la caLtt:' a' écoulement du béton est réduite, et il est difficile de placer le béton dans un moule au niveau de l'emplacement où le travail est réalisé.

Lorsqu'une technique de conservation de vides ')'-,,1'.,'::: un ciment amiante telle que celle de JP-B-62-1219 e-t appliquée à un béton de résistance mécanique élevée, la résistance mécanique se détériore en raison des nombreux viles formés dans celui-ci, et le but fondamental du béton de résistance mécanique élevée ne peut pas être atteint .

La résistance mécanique élevée d'un béton ive:résistance mécanique élevée est obtenue par réduction on rapport de la quantité de l'eau au liant, tel que le ciment. Toutefois, lorsque le rapport eau au liant est faible, la viscosité plastique augmente, conduisant -i 1;,<-' mauvaise capacité de mise en oeuvre. Ainsi, la capacité

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a' écoulement souhaitée est conservée par utilisation cie tensioactifs en tant qu'agents dispersants du ciment de résistance mécanique élevée ou par utilisation de fumée de silice qui est constituée de particules de silice vitreuses ultrafines. Par conséquent, afin d'améliorer la résistance à l'explosion, l'addition d'une grande quantité de fibres conduit à une réduction de la capacité d'écoulement, ce qui n'est pas préférable du point de vue pratique et, même si l'incorporation de fibres et.: efficace pour empêcher des explosions, la réduction le la ::1p'1...:::..té d'écoulement du béton de résistance mécanique élevée doit être maintenue au minimum.

Comme décrit ci-dessus, l'état actuel des techniques qai essaient d'empêcher un éclatement du béton de résistance mécanique élevée est que, bien que des effe1".puissent être obtenus jusqu'à un certain degré, il existe divers problèmes lorsque les techniques sont appliquées ai béton de résistance mécanique élevée.

RESUME DE L'INVENTION Compte tenu de ce qui a été mentionné ci-dessus, un but de la présente invention est de fournir un béton de résistance mécanique élevée qui est économique et :1 'IL.":; lequel les éclatements peuvent être empêchés zens réduction de sa capacité d'écoulement.

Les inventeurs de la présente invention ont étudié les problèmes mentionnés ci-dessus, ont porté unattention particulière aux caractéristiques des techniques consistant à incorporer des fibres formées de matériaux organiques, ces caractéristiques -?: iL'efficaces pour empêcher des éclatements et et il,:- économiques, ont étudié divers moyens efficaces peur empêcher une réduction de la capacité d'écoulement qui

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pourraient être appliquées au béton de résistance mécanique élevée, et ont réalisé la présente invention.

A savoir, afin d'empêcher une dimir.ution de la capacité d'écoulement lorsque des fibres sont incorporées, un éclatement peut être empêché par :L'0-:.ilisation d'une petite quantité de fibres. En G'autres termes, il est efficace d'utiliser des fibres ayant un effet important d'empêchement d'un éclatement-. Les présents inventeurs ont étudié des matériaux u fibres organiques connus de façon classique, et ont découvert que les effets d'empêchement d'un éclatement pouvaient grandement varier en fonction des différentes quantités d'évaporation (fractions évaporées; lorsque os fibres sont chauffées jusqu'à 500 C. Sur la base de cette découverte, les présents inventeurs ont découvert que IP but décrit ci-dessus pouvait être atteint à l'aide -l'un iratériau spécifique qui permet la formation efficace in vides à températures élevées.

A savoir, le béton résistant à l'éclatement lors d'un incendie de la présente invention comprend des fibres organiques en une proportion de 0, 02 à 0,3 en volume, les fibres organiques ayant un diamètre essentiellement dans une gamme de 5 à 200 um, et des longueurs essentiellement dans une gamme de 5 à 40 im, et étant formées à partir d'un matériau organique, ns lequel le poids du matériau après un chauffage jusqu'à 5CO C est d'au plus 30 % du poids du matériau avant 1 chauffage, le bétcn ayant un rapport de l'eau au liant le 35 ou moins.

A l'aide des fibres organiques qui sont formées a partir d'un matériau organique qui possède un :tll-l p rapport pondéral restant (poids de la fractlon qui ne s'évapore pas) lors d'un chauffage à 500 C de 30 (:Il moins, le volume des fibres peut être réduit rapidement

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et des vides efficaces peuvent être formés même si la quantité de fibres ajoutées est faible. Ainsi, une résistance à l'éclatement efficace peut être atteinte même si les fibres organiques sont utilisées en une quantité ajoutée qui ne détériore pas la capacité d'écoulement du béton.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les figures lA à 1C sont des diagrammes cie moièles illustrant des colonnes de béton efficaces 10 et des trous de fibre 12 pour étudier la résistance à l'éclatement.

La figure 2 est un graphique illustrant la relation entre le diamètre d'un colonne de béton efficace lu et 1 quantité de fibres contenues dans le béton, en fU:-1 LL\)n du diamètre de fibre.

La figure 3 est un graphique illustrant la relation entre la capacité d'écoulement et la quantité de fibres contenues dans un béton résistant à l'éclatement qui contient des fibres organiques.

La figure 4 est un graphique illustrant la e=- "'1 L' ] entre la quantité de fibres contenue et le taux ie réduction de poids d'un béton résistant à l'éclatement contenant des fibres organiques.

La figure 5 est un graphique illustrant la courbe rie cnauffage standard pour le chauffage des échantillons pour le lest de résistance au feu (7) .

DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Dans la présente invention, les fibres organiques ajourées au béton sont des fibres organiques ayant un rapport restant en poids de 30 i, ou moins lorsqu'elles sont chauffées jusqu'à 500 C. (Ici, le "rapport restant en poids" désigne le rapport du poids du matériau arres

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un chauffage jusqu'à 500 C au poids du matériau :r' 1.r:.t ledit chauffage.) Habituellement, les matériaux organiques ayant Lll bas point de fusion sont de préférence utilisés comme matériau qui forme des trous dans un béton résistant' a l'éclatement pour permettre à la vapeur d'ea\ dip s'échapper lors d'un chauffage afin d'empê-her l'éclatement. Toutefois, d'après leurs études, les présents inventeurs ont découvert que des matériaux qui passeraient simplement un bas point de fusion nu conduisaient pas nécessairement à une excellente résistance à l'éclatement, et que cette caractéristique variait aussi en fonction du rapport restant en poids lors d'un chauffage jusqu'à 500 C.

Il existe divers types de fibres organiques depuis celles ayant des rapports restants en poids lors o'un chauffage à 50C C de 10 à 20 % à celles ayant des rapports restants en poids lors d'un chauffage à 5.''!''G a 'environ 80 . Lorsque des fibres ayant un r-êtpp'- I. restant en poids élevé sont utilisées, en cas d'incendie, la vapeur d'eau s'échappe par les trous qui sont f>zn,r:î par la vaporisation des fibres dans le béton, ce par que.: on empêche l'éclatement, mais ces trous ne sont pas suffisamment formés, et l'effet de ces fibres p< ,:r empêcher l'éclatement est mauvais. En revanche, 1 flores ayant un faible taux résiduel en poids lors .,' Ul chauffage à 500 C s'évaporent bien pendant un incenl.

Des trous d'échappement de la vapeur d'eau peuvent être formés efficacement, et l'éclatement peut être efficacement empêché avec une faible quantité de fibres.

Si le rapport résiduel en poids lors d'un chauf f mje a 500C dépasse 30 9;, la formation des trcus d'échappement de la vapeur d'eau par évaporation. des fibres est insuffisante, conduisant à une mauvaise

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résistance à l'éclatement. Lorsque le rapport résiduel en poids lors d'un chauffage à 500 C est de 30 ci ou moins, en raison de l'évaporation des fibres, des trous se forment ayant un volume qui est très proche du volume les fibres avant évaporation. Ces trous jouent efficacement Le rôle de trous d'échappement de la vapeur d'eau, ec une résistance à l'éclatement préférable est obtenue.

De cette manière, après un chauffage, les f~,.-e.-existant dans la matrice en béton forment rapidement des trous efficaces. Par conséquent, la quantité de flores utilisée peut être réduite, et l'incorporation des fibres n'affecte pas notablement la capacité d' écoulement du béton. Un béton de résistance mécanique élevée et "tj-11t' une bonne capacité de mise en oeuvre peut donc être réalisé de façon économique.

Des fibres organiques naturelles, semi-synthétiques ou synthétiques dont le volume est rapidement réduit par la dissolution ou la fusion des fibres en raison de la cnalejr lors d'un incendie peuvent être utilisées ..rr:= matériau organique formant ces fibres organiques.

Ensuite, un procédé de mesure du rapport restant en poids lors d'un chauffage à 500 C sera expliqué.

D'aoord, la masse séchée à l'air des :r,2:',":: organiques est mesurée, et 6 à 7 mg de fibres organiques sent prélevés et sont étudiés par analyse calorimétrique différentielle. Les conditions spécifiques de mesure sont les suivantes : à l'aide d'un dispositif d' .n.:=~ :.e calorimétrique différentielle (TAS200 fabriqué par Ria.-v; Denki Co. ) , les fibres organiques sont placées dans un porte échantillon en alumine et sont mesurées n un intervalle de temps de mesure de 0,6 seconde une vitesse de montée en température de 5,0 C/min.

En termes de relation avec les fibres organique?, lorsque des fibres de polypropylène, des fibres ae

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poly (chlorure de vinyle), des fibres a'alcool polyvinylique, des fibres acryliques ou analogue, qui sont des fibres ayant des points de fusion relativement bas, sont mesurées dans les conditions ci-dessus, les taux résiduels en poids des fibres de polypropylène et des fibres d'alcool polyvinylique sont respectivement ae 14 et 18 ;, ce qui convient pour les conditions de la présente invention. Toutefois, les taux résiduels en po-ds des fibres de poly(chlorure de vinyle' et les fibres acryliques dépassent 30 , et ne conviennent donc pas comme fibres de la présente invention.

Selon l'invention, on préfère que le matériau organique à partir duquel lesdites fibres organiques son" formées est au moins un matériau choisi dans le groupe constitué par le polypropylène et l'alcool polyvinylique, le polypropylène étant plus particulièrement préfère.

Le matériau organique naturel, semi-synthétique "u syninétique formant les fibres organiques de la présente invention doit présenter une diminution rapide de volume Lorsqu'il est fondu ou évaporé en raison d' un chauffage et, en particulier, il doit posséder un taux résiduel t-n poids lors d'un chauffage à 500 C de 30 ou moins. L:,,:: conséquent, les fibres organiques doivent être choisies parmi les fibres de résine synthétique connues, ~ . fibres naturelles, les fibres synthétiques et les fibre serai-synthétiques, tout en prenant en compte les conditions ci-dessus. Des exemples de matériaux préférables sont les matériaux à base de polypr8pjlèp, les matériaux à base d'alcool polyvinylique, ls matériaux à base de vinylidène et analogues.

Ensuite, afin de rechercher la configuration de.~ fibres organiques, les présents inventeurs ont mené ces études en utilisant des modèles de béton. La configuration des fibres organiques est directement liée

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aux configurations des trous formés par les fibres organiques qui s'évaporent. Les effets des trous, . savoir les trous d'échappement de la vapeur d'eau qui fournissent une résistance à l'éclatement lors r'uin chauffage, diffèrent en fonction du diamètre des firres, ainsi qu'en fonction de la quantité de fibres contenue, la résistance mécanique du béton, et analogues, qui seront étudiés dans la suite.

Lorsqu'un modèle est formé dans lequel, 7 rlr, t l'illustre la figure 1A, les fibres (diamètre d-; dispersées dans le béton sont, au niveau de la partie dp béton de couverture, uniformément recouvertes réparties parallèl ement, la vapeur d'eau s'échappe :1' 'l;l\partie de béton en forme de tuyau (appelée "colonne de béton efficace" dans la suite) ressemblant à un hex'="J' 1t, comme le montre la figure 1B, par un trou formé par u:.rfibre lors a' un incendie. La vapeur d'eau se déplace dans la direction indiquée par les flèches sur la figure 1".

De cette manière, le trou formé par les fibres permet a la vapeur d'eau de la région de la partie de bét'.'n de couverture de s'échapper du trou vers l'extérieur.

Etant donné que le diamètre de la colonne de cet> L efficace hexagonale est d,. (mm) , que le diamètre -les fibres est d; (mm) et que la quantité de fibre contenue est V- (cm'/m'), la relation de la formule (1) suivante est établie entre d-, dt et V:.

1, 1 x-1 0 x F(mm) Lorsque V- dans la formule (1) est exprimée eu pourcentage en volume ('1:,) et est tracée er. fonction dil diamètre de la fibre en tant que paramètre, le gr;J.['.il'- 'J 1-:' illustré sur la figure 2 est obtenu.

La figure 2 est un graphique sur lequel psr représentée la relation entre le diamètre d (mm) ne li

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colonne de béton efficace et de la quantité contenue V- (volume o) de fibres contenues dans le béton, en fonction du diamètre de fibre. Comme le montre la figure 2, lorsque le pourcentage contenu de fibres augmente, le diamètre de la colonne de béton efficace diminue, et lorsque le diamètre des fibres diminue, le diamètre 1e la colonne de béton efficace diminue. Par référence au modèle illustré sur la figure 1, lorsque le diamètre de la colonne de béton efficace devient plus faible, 1 région sur laquelle la vapeur d'eau est recueillie d-ciy un trou formé par une fibre devient plus étroite et, par conséquent, l'effet d'empêchement d'un éclatement diminue. A savoir, plus le pourcentage contenu de libres est élevé et plus le diamètre des fibres est faible, plus les éclatements peuvent être empêchés efficacement.

Plus la résistance mécanique du béton est élevée, plus le diamètre de la colonne de béton efficace qui e;" nécessaire pour empêcher des éclatements est petit- . 1 raison en est que la vitesse à laquelle la vapeur '1.' e -' l ; se rassemble dans un trou de fibre diffère en fonction de -a résistance mécanique du béton, à savoir la m;-: volumique du système du béton.

Les présents inventeurs ont réalisé une expérience dans laquelle un pilier en béton renforcé est soumis à un essai de support de charge sous chauffage. Dans cetze expérience, la quantité de fibres nécessaire afin le conserver une force de 1/3 de la résistance pendant tr.-is heures (valeur maximale d'une charge à long t-rrr.habituelle) est évaluée à l'aide de fibres '12 polyprcpylène ayant un diamètre de fibre de 2'ï um mélangées dans des bétons ayant différentes résistances oe compression. D'après cette expérience, ils nr découvert qu'avec un béton ayant une résistance -. : .n compression de 800 kgf/cm2 (78453,2 kPa, la qt..=ir -.e

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nécessaire de fibres contenues était de 0,01 à 0,02 en volume, et avec un béton ayant une résistance a la compression de 1000 kgf/cm2 (98066,5 kPa), la q1...1:n7" :Lle nécessaire de fibres contenues était de 0,05 en volume.

Ces valeurs ont été rapportées sur le graphique de la figure 2, et il a été estimé qu'un diamètre d'une colonne de béton efficace 10 nécessaire pour empêcher des éclatements destructeurs était d'environ 2,0 à 2,", '-# mm dans le cas d'un béton ayant une résistance ,'1 la compression de 800 kgf/cm2, et était d'environ 1, ! mre dans le cas d'un béton ayant une résistance la compression de 1000 kgf/cm2.

Dans la présente invention, on a découvert que, du poinc de vue de l'amélioration de la résistance h l'éclatement d'un béton de résistance mécanique élevez, en considérant le cas dans lequel la résistance à . compression du béton était d'environ 800 kgf/cm-' ou plus, le diamètre du volume de béton efficace (d ) présente sur le diagramme de modèles de la figure 1 devait être chois; dans la région inférieure ou égale à 2, 0 mm.

Si le diamètre des fibres convenable pour empêcher -'éclatement est choisi en prenant en compte le diamètre du volume de béton efficace, un diamètre de fibre de 5 2uU um est préférable. Si le diamètre de fibre es" Inférieur à 5 um, il est difficile de former un Mou qui est un trajet préférable pour la vapeur d'eau, alors qusi le diamètre de fibre dépasse 200 pum, il est à-tW .w~ d'obtenir une résistance suffisante à l'éclatement Tns un oéton de masse volumique élevée.

La longueur des fibres est de préférence de 5 a 4" mu. Si la longueur est inférieure à 5 mm, on empêche insuffisamment l'éclatement. Si la longueur dépasse mm, la dispersion des fibres est mauvaise et il e' difficile d'obtenir un béton uniforme.

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De façon avantageuse, les fibres organiques sont dispersées de façon essentiellement uniforme dans tout le béton.

Des fibres de type monofilament ou des fibres de type multifilament peuvent être utilisées comme fibres organiques, à condition qu'elles ne s'agglomèrent pas dans le béton et qu'elles puissent être dispersées uniformément.

Les fibres organiques sont mélangées avec le e1=m= de façon à ne pas former d'agrégats dans le béton ec à pouvoir être dispersées de façon pratiquement uniforme.

De préférence, les fibres ne sont pas ajoutées dans le mélange des constituants toutes en même temps ; li quantité totale de fibres organiques est de préférence ajoutée en continu ou est ajoutée par fractions, ajoutées de façon séparée au mélange pendant l'étape de mélange au béton à l'aide d'un mélangeur.

La quantité contenue de fibres nécessaire p-1..: empêcher l'éclatement d'un béton de résistance mecaniju- élevée est de 0, 02 à 0, 3 % en volume par rapport au volume du béton, à savoir 0,2 à 3 litres par m . Xén.e Tans un cas où les fibres utilisées s' t évac" rei - p~zenent à températures élevées et forment facilement les vides efficaces telles que les fibres organiques "i 1 présente invention, l'effet d'empêchement <p l'éclatement est insuffisant si le rapport est inrerie'n a il,02 en volume (à savoir 0, 2 litre/m'), et donc cs proportions ne sont pas préférables. Si les f i 1-- r ei incorporées en une proportion supérieure à 0, en volume (à savoir 3 litres/mv) , la capacité d'écoulement' du béton se détériore, et donc ces proportions ne son' pas préférables.

De cette manière, dans un béton résistant l'éclatement de la présente invention, des vides continus

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sont tormés en raisor. du rétrécissement thermique et ,~le l'évaporation des fibres contenues dans celui-ci . Dans ~a mesure où la vapeur d'eau est successivement transmise par les vides, la vapeur d'eau peut s'échapper efficacement vers l'extérieur, et un éclatement peut être empêchée .

Les fibres organiques utilisées dans la présente invention sont flexibles et, même si les fibres suiir. dispersées dans le béton, les fibres ont un faible effet sur la capacité d'écoulement du béton. Par dispersion des fibres dans le béton en tant que charge, la vapeur t'eciu dans le béton qui est générée pendant un incendie peut" s'échapper vers l'extérieur, et un éclatement du oétwii est efficacement empêchée. Dans le cas d'un et'n habituel dans lequel le rapport de l'eau au liant du béton dépasse 35 "#-, ce rapport de l'eau au liant est a li. niveau auquel les effets des éclatements générées dans Je béton lors d'un incendie ne posent pas de problème. La présente invention est particulièrement efW w... lorsqu'elle s' applique à un béton de résistance mécanique élevée ayant un rapport de l'eau au liant de 35 . n; moins.

L'invention concerne par ailleurs un procède préparation d'un béton résistant à l'éclatement, ~p procédé comprenant les étapes consistant à ##d Se munir de fibres ayant un diamètre essenti-mm-nt dans une gamme de 5 à 200um, et formées à partir d'un matériau qui a un poids après un chauffage a 500 C d'au moins 30ô du poids du matériau avant ledit chauffage; ',):::.1 mélanger les fibres avec du ciment, un agrégat, de l'eau et un liant pour former un mélange dans lequel les fibres sont dispersées essentiellement uniformément, le rapport de l'eau au liant éta11,

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plus 35 en poids In quantité totale de fibres à utiliser étant ajoutée en continu ou par fractions qui sont ajoutées de f a,; ):1 séparée au mélange.

Selon un mode de réalisation préféré de 1 1 es fibres ont pratiquement toutes une longueur d'au pu;? 4 QmiP . Mieux encore, elles ont pratiquement toutes une longueur d'au moins 5 mm. Ainsi, avantageusement les ont une longueur essentiellement dans une gamme :1<" G 4 mu.

EXEMPLES Dans la suite, la présente invention va être décrite concrètement en référence à des exemples, mais présente invention n'est pas limitée à ces exemples.

Exemples 1 et 2 il, Matériau de type béton Citent : ciment Portland ordinaire Agrégat fin : sable de carrière (densité : 2 , r r. coefficient d'absorption d'eau : 1,54 '; ) et 3a~e broyé de grès à ciment (densité , coefficient d'absorption d'eau : 1,26 ) mélanges l'un avec l'autre dans un rapport de 6:4.

Agrégat grossier : sable broyé de grès à ciment (densité 2,6; coefficient d'absorption d'eau : 1,12 Mélange : fumée de silice pulvérulente (densité : 2, ' ; surface spécifique : 14 m 2 / g; teneur en ;3 l ' 94 ï Mélange : agent de réduction de l'eau AE de performance élevée à base d'un copolymère greffé acrylique (C-F7,IPC)L liP-11 fabriqué par Takemoto Yushi Ce.) 2 Proportions dans le béton On mène une expérience en utilisant comme matériau je base un béton de résistance mécanique élevée ayalr un

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rapport de l'eau au liant de 25 'Il et présenté dans le tableau 1 suivant.

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TABLEAU 1

<tb> Rapport <SEP> Pourcentage <SEP> Hauteur <SEP> Quantité <SEP> Poids <SEP> unitaire <SEP> (kgm)
<tb> eau <SEP> au <SEP> d'agrégat <SEP> d'affais <SEP> d'air <SEP> Eau <SEP> Liant <SEP> Agrégat <SEP> fin <SEP> Agrégat
<tb> liant <SEP> (%) <SEP> fin <SEP> (%) <SEP> sèment <SEP> (%) <SEP> Ciment <SEP> Fumée <SEP> de <SEP> Sable <SEP> de <SEP> Sable <SEP> grossier
<tb> (cm) <SEP> silice <SEP> carrière <SEP> broyé
<tb> 25 <SEP> 43,0 <SEP> 55 <SEP> 2,0 <SEP> 160 <SEP> 576 <SEP> 64 <SEP> 404 <SEP> 269 <SEP> 913
<tb>

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(3) Fibres organiques
Les fibres organiques sont des fibres de polypropylène ayant un diamètre de 20 um, une longueur de 19 mm et un rapport restant en poids lorsqu'elles sont chauffées à 500 C de 14 %.

(4) Quantité contenue de fibres
On mélange les fibres organiques ci-dessus à raison de 0,05 % en volume, de 0,10 en volume, de 0,20 en volume et de 0,30 % en volume, dans le béton de la formulation ci-dessus.

(5) Préparation du béton
On utilise un mélangeur à cuve de type mélange forcé de 100 litres. La quantité qui est mmélangée à la fois est de 60 litres. On mélange à sec le sable, le ciment et la fumée de silice pendant 15 secondes, puis on ajoute l'eau et les mélanges, et on poursuit le mélange pendant une minute. Ensuite, on ajoute l'agrégat grossier. Après avoir mélangé l'agrégat grossier, on agite le mélange pendant 2 minutes, les fibres étant ajoutées pendant les 30 premières secondes. Le béton obtenu contenant une proportion de fibres organiques de 0,05 % en volume représente l'exemple 1, celui contenant 0,1 % en volume représente l'exemple 2, celui contenant 0,2 % en volume représente l'exemple 3 et celui contenant 0,3 @ en volume représente l'exemple 4.

(6) Essai de capacité d'écoulement du béton
On mesure le débit d'affaissement de béton, et on étudie l'effet sur la capacité d'écoulement -le l'incorporation des fibres. Les bétons ayant un débit d'affaissement élevé présentent une bonne capacité d'écoulement. Les résultats sont présentés dans le tableau 2 suivant. En outre, on utilise un béton dans lequel absolument aucune fibre organique n'a été incorporée en tant que témoin (exemple comparatif 1), et

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les résultats des mesures sur celui-ci (mesurés de la même manière que dans les exemples) sont aussi présentés dans le tableau 2. La relation entre la capacité d'écoulement et la quantité de fibre contenues est présentée sur le graphique de la figure 3.

(7) Essai de résistance à un incendie
Des échantillons de 15 cm de diamètre x 30 cm, sont chauffés jusqu'au test d'incendie dans un état fermé hermétiquement de sorte que la vapeur d'eau ne peut pas s'évaporer. Les échantillons sont chauffés selon la courbe de chauffage standard de la figure 5. On mesure le poids de l'échantillon avant et après le chauffage. Dans cet essai, les échantillons qui éclatent ont un poids plus faible et donc la différence de poids avant et après le chauffage est grande. Par conséquent, on estime que les échantillons ayant une variation de poids plus faible (taux de réduction de poids) sont des échantillons ayant une meilleure résistance à l'éclatement. Les résultats sont présentés dans le tableau 2 suivant. La relation entre le taux de réduction de poids et la quantité de fibres contenues est présentée sur le graphique de la figure 4.

Exemples comparatifs 2 à 6
On prépare les bétons des exemples comparatifs 2 à 6 de la même manière que dans l'exemple 1, sauf qu'à la place des fibres organiques utilisées dans l'exemple 1, on utilise des fibres acryliques ayant un diamètre de 17 um, une longueur de 20 mm, et un taux résiduel en poids lors d'un chauffage à 500 C de 76 %, en des proportions de 0% en volume (exemple comparatif 2) de 0,05 en volume (exemple comparatif 3), de 0, 1 % % en volume (exemple comparatif 4), de 0,2 en volume (exemple comparatif 5) et de 0,3 % en volume (exemple comparatif 6) . De la même manière que dans l'exemple 1, on soumet

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aussi les bétons des exemples comparatifs 2 à 6 à l'essai de capacité d'écoulement du béton ci-dessus (6) et à l'essai de résistance à un incendie (7) ci-dessus. Les résultats sont présentés dans le tableau 2.

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TABLEAU 2

<tb> Charge <SEP> Débit <SEP> L <SEP> Variation <SEP> de
<tb> Type <SEP> Configuration <SEP> Proportion <SEP> (cm/s) <SEP> poids <SEP> (%)
<tb> contenue <SEP> (%
<tb> en <SEP> vol)
<tb> Ex. <SEP> comp. <SEP> 1 <SEP> 0,00 <SEP> 61 <SEP> 14,8
<tb> Exemple <SEP> 1 <SEP> Polypropylène <SEP> # <SEP> de <SEP> 20 <SEP> m <SEP> x <SEP> 19 <SEP> mm <SEP> 0,05 <SEP> 62 <SEP> 9,0
<tb> Exemple <SEP> 2 <SEP> " <SEP> 0,10 <SEP> 62 <SEP> 8,7
<tb> Exemple <SEP> 3 <SEP> " <SEP> 0,20 <SEP> 60 <SEP> 8,6
<tb> Exemple <SEP> 4 <SEP> 0,30 <SEP> 44 <SEP> 8,5
<tb> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 2 <SEP> 0,00 <SEP> 64 <SEP> 14,2
<tb> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 3 <SEP> Acrylique <SEP> # <SEP> de <SEP> 17 <SEP> m <SEP> x <SEP> 20 <SEP> mm <SEP> 0,05 <SEP> 65 <SEP> 13,5
<tb> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 4 <SEP> " <SEP> 0, <SEP> 10 <SEP> 61 <SEP> 13, <SEP> 6 <SEP>
<tb> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 5 <SEP> 0,20 <SEP> 60 <SEP> 13,6
<tb> Ex. <SEP> Comp. <SEP> 6 <SEP> 0,30 <SEP> 39 <SEP> 13,5
<tb>

<Desc/Clms Page number 22>

D'après le tableau 2 et le graphique de la figure 3, on peut comprendre que, dans les exemples 1 à 4, la diminution de capacité d'écoulement par rapport à un béton dans lequel aucune fibre n'est contenue (quantité contenue de fibres = 0 sur la figure 3) est faible, et la capacité d'écoulement est à un niveau qui ne pose pas de problème dans la pratique.

En outre, comme le montre la tableau 2 et le graphique de la figure 4, dans l'essai de résistance à un incendie, la variation de poids des exemples 1 à 4 est notablement plus faible que celle d'un béton dans lequel aucune fibre n'est contenue (quantité contenue de fibres
0 sur la figure 4), et lorsque des fibres organiques sont contenues en une proportion de 0,05 % en volume, un éclatement peut être suffisamment empêché.

En revanche, dans les exemples comparatifs 3 à 6 dans lesquels les fibres organiques contenues sortent du cadre de la présente invention, la variation de poids est la même que dans le cas où aucune fibre n'est incorporée, et un effet d'empêchement d'un éclatement ne peut pas être obtenu.

Etant donné que la présente invention est structurée comme décrit ci-dessus, la présente invention fournit un béton économique de résistance mécanique élevée résistant à l'éclatement dans lequel les éclatements peuvent être efficacement empêchés sans une réduction de la capacité d'écoulement du béton.

Claims (20)

1. REVENDICATIONS 1. Béton résistant à l'éclatement, le béton comprenant : des fibres en une proportion de 0,02 à 0,3% en volume, lesdites fibres ayant un diamètre essentiellement dans une gamme de 5 à 200 m, et des longueurs essentiellement dans une gamme de 5 à 40 mm, et étant formées à partir d'un matériau dans lequel le poids du matériau après un chauffage à 500 C est d'au plus 30% du poids du matériau avant ledit chauffage, ledit béton ayant un rapport de l'eau au liant de 35% au moins.
2. 2. Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres organiques et la matériau à partir duquel lesdites fibres organiques sont formées est au moins un matériau choisi dans le groupe constitué par le polypropylène et l'alcool polyvinylique.
3. 3. Béton selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de type monofilament.
4. 4. Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres de type monofilament.
5. 5. Béton selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fibres sont des fibres organiques et le matériau organique à partir duquel lesdites fibres organiques sont formées est le polypropylène.
6. 6. Béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres sont dispersées de façon essentiellement uniforme dans tout le béton.
7. 7. Béton résistant à l'éclatement, le béton comprenant : des multifilaments en une proportion de 0,02 à 0,3% en volume dispersés essentiellement uniformément, lesdits multifilaments ayant un diamètre essentiellement dans une gamme de 5 à 200 m, et une longueur essentiellement dans une gamme de 5 à 40 mm, et étant formés à partir d'un

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   matériau, dans lequel le poids du matériau après un chauffage à une température de 500 C est d'au plus 30% du poids du matériau avant ledit chauffage, ledit béton ayant un rapport de l'eau au liant de 35% au moins.
8. 8. Béton selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau formant les multifilaments est un matériau organique.
9. 9. Béton selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit matériau formant les multifilaments est au moins un matériau choisi dans le groupe constitué par le polypropylène et l'alcool polyvinylique.
10. 10. Béton selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit matériau formant les multifilaments est au moins un matériau choisi dans le groupe constitué par le polypropylène et l'alcool polyvinylique.
11. 11. Béton selon la revendication 7, caractérisé en ce que le matériau formant les multifilaments est essentiellement un matériau de type monofilament.
12. 12. Béton selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits filaments comprennent un matériau organique.
13. 13. Béton selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits filaments comprennent un matériau choisi dans le groupe constitué par le polypropylène et le poly(alcool vinylique).
14. 14. Procédé de préparation d'un béton résistant à une explosion lors d'un incendie, le procédé comprenant les étapes consistant à : (a) se munir de fibres organiques ayant un diamètre essentiellement dans une gamme de 5 à 200 m, et formées à partir d'un matériau qui a un poids après un chauffage à 500 C d'au plus de 30% du poids du matériau avant ledit chauffage ;

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    (b) mélanger les fibres avec du ciment, un agrégat, de l'eau et un liant pour former un mélange dans lequel les fibres sont dispersées essentiellement uniformément, un rapport de l'eau au liant étant d'au plus 35% en poids, la quantité totale de fibres à utiliser étant ajoutée en continu ou par fractions qui sont ajoutées de façon séparée au mélange.
15. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'étape consistant à se munir de fibres comprend le fait de se munir de fibres ayant pratiquement toutes une longueur d'au plus 40 mm.
16. 16. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'étape consistant à se munir de fibres comprend le fait de se munir de fibres ayant pratiquement toutes une longueur d'au moins 5 mm.
17. 17. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'étape consistant à se munir de fibres comprend le fait de se munir de fibres formées à partir d'un matériau organique.
18. 18. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que l'étape consistant à se munir de fibres comprend le fait de se munir de fibres comprenant un matériau choisi dans le groupe constitué par le polypropylène et le poly(alcool vinylique).
19. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'étape consistant à se munir de fibres comprend le fait de se munir de fibres ayant une longueur essentiellement dans une gamme de 5 à 40 mm.
20. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'étape consistant à se munir de fibres comprend le fait de se munir de fibres formées à partir d'un matériau organique.