Brevet FR2035941A1 — publié le 19701224

La présente invention concerne un procédé pour accélérer le durcissement d'un ciment chargé avec des fibres, et de pièces moulées constituées par un tel c4- ment, et pour empêcher leur sttaque par des solutions alcalines, caractérisé en ce que l'on traîts le ciment che@@é avec des fibres ou les pièces constituées par ce ciment, avec du gaz carbonique Un mode d'exécution préféré de l'invention consiste, an ce que, pour accélérer le durcissement de pièces moulées constituées per un ciments chargé avec des fibre, on traite les pièces moulées avec du gaz carbonique lorsqu'elles sont encore molles, aussitat après leur mise en forme. En particulier, en effectu@ le traitement au gaz carbonique après vidage des pièces moulée@ en ciment chargé avec des fibres. Selon un eutre mode d'exécution, on effectue le traitement avec des gaz de com bu@tion, riches an gaz carbonique. Sélon un @utre mode d'exécution, on utili@e @n particuli@r des, gaz, riches en gaz carbonique et de température él@vée. Avec le procédé selon l'invention, la chaleur de neutralisation dégagée pendent la rioction des constituante basiques du ciment avec le gaz carbonique, est utilisée pour produire l'@ccélération désirée du durcissement, c@ qui constitue un progrès ; le procédé de l'invention conviant notamment pour accélérer le dupcis- sement de pièces moulées en @miente-ciment. Les principes physico-chimiques, les matières premières utilises, le mode de febrication de pièces moulées en amiante-ciment, et les problèmes de qualité qui y sort liés, sont expliqués dens l'ouvrage de l'ingénieur diplomé H@r@ld Klos, intitulé "Amiante-ciment : technologie @t p@jets ". Vienne, New-York, 1967. Pour produire une accélération du durcissement des plaquas, @raîches et brutes, d'amiante-ciment, qui ont été fabriquées par exemple sur des machines à tambour cribleur, et qui ont été deshydratées en les plaçant sous vide, on a recoure depuis longtemps, et fréquemment, eu durcissement per immersion dans l'eau, ou b l'autoclave, comme pour les bétons. Dans l'état de la technique figure d'au tre-part, pour atteindre le but mentionné précédemment, l'emploi de chambres de passage chauffées par rayon infra-rouges, ou bien per des tubes de chauffage, et de fosses de prise.Dens ces dispositifs, qui viennent d'être m@n- tionnés, on maintiens généralement le température entre 40 et 50 C ; il feut veiller alors h ce qu'une saturation presque complète en humidité soit toujoux- maintenue dans l'atmosphère, ou produite par pulvérisation d'eau, afin d'évita la formation de fissures de retrait (voir l'ouvrage mentionné de H. KLOS, page 113 et 114 et pages 140 à 142). L@raqu'on utilise des ciments de Portl@nd, résistants à l'autoclave, =t que l'on respecte les températures, @t éventuellement les pressons proposé@@, les diepoaition@ @elon l'état de la tachnique, qui vienn@nt d'être @@qui@@ée@,@t qui doivent servir à accélérer le durcissement, sont cartes fructu@u@@@, mais elles sont coûteuses du point de vue économique et du point de vue technique t voir per exemple l'article intitulé "Technologie du durcissaient & l'autoci@v@", dans l'ouvrage mentionné de H. KL05, pages 294 b 317 et pages 268 à 271 (27). L'accélération du durcissement du béton par l'action du gaz carbonique est connue en soi@depui@ longtemp@ (voir l'ouvrage d@ H. KOHL intitulé " Chimi@ du ci ment ", volume 3, peges 352 @t353, Berlin, 1961,einsi que le brevet allem@nd N 373572, de 1917).Ce procédé a également été utili@é dans la f@brication de l'amiante-ciment, pour pouvoir mettre à profit, à le production, les events ges d'un durcissement plus rapide de plaqu@@, de plaques ondulées, de plèc@@ moulées ... etc. D@n@ le c@@ également de l'amiante-ciment, ca procédé présente d@n@ de nombr@ux c@s. notamment lorsqu@ l'on @mplois d@@ @ources n@tur@ll@@ d'@cide carbonique @t des gar de combu@tion industri@l@, l'avantage d'@tr@ moins comateux que l'échauffament par de l'énergie thermique sous n'import@ laquel de ses modes d'emploi techniques. On peut trouver des indications sur un accroissement rapide et import@nt de la résiatance initiale de l'amiente-ciment grêcs au trait@ment par l@ g@@ c@rbo- nique 1 @) dans l'ouvrage mentionné de H. KLOS, intitulé "Amiante-cimant", Vienne, 1967, pa@@@ 202 et 203, et b) dans l'article du Dr. G. ROSENBAUM, intitulé "sur les propri@tés de résieta@- ce de l'@miante-cim@nt" paru dan@ ln revue "Zement", 1936, pages 292 à 295, et notamment à la page 295. Dans ces deux documants il y e également des indications approximetives sur l'accroissement de la résistance qui peut Stra obtenu grâce à l'action du gaz carbonique, cet accroi@@emant y étant indiqu@ comme très important. Le brevet allemand N 327.004 décrit un procédé pour fabriquer des plaques de ciment chargé av@@ des fibres, ne présent@nt p@@ d'afflor@@cances de chaux ce procédé repose sur un traitement des plaques, placées dahe une chambre, par du gaz carbonique ou des gaz contenant du gaz carbonique. L'objet du procédé selon ce brevet n'eat cependant pas d'augmenter la résistance des plaquas d'amiante-ciment, mais dtampEcher les efflorescences de chaux, et de permettre une enduction, précoce, avec de la peinture b l'huile. En conséquence, aucune valeur de résistance n'est mentionnée dens ce brevet allemand. A l'encontre de cas procédés, faisant partie de l'état de la technique, suivant lesquels les pièces moulées ne sont soumises au traitement par le gaz carbonique qu'après leur solidification, selon l'invention les pièces moulées sont traitées avec du gaz carbonique ou des gaz de combustion, contenant du gaz carbonique, @us@itôt après leur fabrication, c'est-h-dire lorsqu'elles sont encore molles et humides, cc qui accélère très fortement l'hydrolyse des constituants du clinker, notamment des silicates, avec formation de Ca (OH)2. L'hydroxyde de calcium formé est @lors converti, à l'étet naiasant, en carbonate de calcium, par l'action du gaz carbonique. Il est évident qu'il y a dégagement d'uns chaleur de neutralisation au cours du traitement par le gaz carbonique ou par des gaz de combustion contenant du gaz carbonique* par suite de la neutralisation de l'hydroxyde de calcium par la carbonate de calcium, qui @@ produit presque instantanément. Merlin Salon le " Guide pour les Chimistes et les Physiciens " d'An@-Lax,/la chaleur de neutralisation est de 18,3 kilo-calories par molêcul@ d'hydroxyde de clacium ( de poids moléculaire 74,t g). Lorsque l'on utilise un ciment ayont une teneur d'environ 60% en tri-silicate de calcium, pour une neutralisation complète de l'hydroxyde de calcium formé d.ns une proportion de 1/3 de la quantité de tri-silicate de calcium, il y a dégagement d'environ 30 kilo-calories par kilogramme d'une plaque fraîche en amiante-ciment. Le processus d'hydratation du ciment est fortement accéléré par la chaleur dégagée. Au cours d'essais de laboratoire, on a traite des plaquas fr@îch@ment moulées, en amiante-ciment, avec du gaz carbonique pur, b la température ambiante. Par , suite de la cheleur de neutralisation, il s'est produit un accroissement rapide de la température des plaques, jusqu'è + 65 C pendant la première heure température initiale | + 23C). Ceci est visible sur la figure 1 du dessin annexé, qui montre l'évolution de le température au cours du traitement de plaques en @miante-ciment avec du gaz carbonique , on a porté an abscisses le temps en heures, et, en ordonné@s, la température en OC. La figura 2 montre l'énorme accroissement de résistance des plaques moulées en amiante-ciment, par suite de leur traitement au gaz carbonique, comparativement J des plaques qui n'ont pas été soumises b ce traitement. Sur la figure 2, on e représenté la résistance de plaques moulées en ami@nt@- ciment, qui ont été stockées à l'air, ainsi que le résistance de plaqu@@ moulées en amiante-ciment, qui ont été traitées avec des gaz de combustion contenant du gaz carbonique. En abcsissas on a porté le temps an jours, et, an or- données, la résistance an kg./cm2. On voit l'énorme accroissement de résistance obtenu dans le cas des plaques moulées en amiante-@iment, qui ont été soumises au traitement par le gaz cerbonique, comparativement aux pleques qui n'ont pas été aoumises à ce traitement. Un traitement au gaz carbonique, de seulement quatre heures, permet d'obtenir des résistances b la flexion et à la traction, qui dépassent fortement celles obtenues après un stockage à l'air pendant 28 jours. il an résulte visiblement que les pleques qui ont été traitées au gaz carbonique, étai@nt des solides après un traitement de quetre heures par des gaz de combustion, et qu'elles pouvaient être tr@naportées facilement sans @upport. Dans les u@inss detransformation de l'ami@nt -ciment, par contre, las plaquas et les piàc@@ fraichement moulées étaient stockées jusqu'è présent p@ndant une journée, avant d'être transportables sans supports et sans risquas de ru@ture, pour pouvoir Strie sou- miacs à un post-durcissement à l'air libre. Même les plaques @t les pièc@s non moulées, traitées normal@ment, peuvent atteindre, grâce au gaz carbonique, après quelques heures, la même résistance que les plaques et les pièces, non traitées par le gaz carbonique, apràs environ quatorze jours. Ceci est visible sur le figure 3 du dessin annexé, qui montre la résistance de pleques non moulées, en ami@nte-ciment, qui ont été stocké@@ à l'air, et celle de ploques non moulées en ami@nte-ciment. qui ont été traitées per un gaz de combustion contenant du gaz carbonique. On a porté en abcaisses le temps en jours, et en ordonnées le résistance an kg./cm2. Dons le cas du traitement selon l'invention, avec du gaz carbonique pur ou des gaz de combustion contenant du gaz carbonique, il y a superposition en ce qui concerne le résistance, des influences de la solidification ordinaire et du durcissement du ciment de Portland, ainsi que des accroissements importants de la résistance, provoqués par le traitement au gaz carbonique, pendant les pre mières heures, déci@iv@@, du durci@@oment. On a indique sur les figures 2 et 3 les valeurs de la résistance parée un treitement seulement de quatre heures par le gaz carbonique. Pour voir le durcisse- ment précoce, qui doit aboutir à un@ poseibilité, également précoc@, de transport des plaques de l'amiante-ciment, pendent la production, il ast donc n6cessaire-de suivre l'accélération de l'évolution de le résistance au cours de ces quatre premières h@ur@@, grâce u au traitement par le gaz carbonique.Le figure 4 illustre cas conditions, et notamm@nt l'influence sur le résistance initiale, de la durée du traitement par le ge: de combustion, contenant du gaz carbonique ; on e porte en @bci@ses le tempe an heures, et, en ordonnées, le résistance ini ti@le @n kg./cm2. On peut déduire des courbes de la figure 4 que l'action du gaz carbonique conte- nu dans le gaz de combustion utilisé, donne naissance b une résistance si impor- t@nte, et apparaissant @i rapidement, que les plaques @t les pièc@s moulé@s sont déjà tran@port@bl@@, dan@ l'uaine de tran@formation de l'amiante-ciment, après un traitement d'environ deux heures pas le gaz de combustion, sans que lesdites plaques ri@qu@nt de se briser.Il en résulte des économi@@ importantes directes et indir@ctes, en particulier reletivement à un emplacement de stockage spécial, ainsi que l'avantage de pouvoir réemployer les moules très tôt. Une carbonatation complàte des produits n'est absolument pas néc@ssair@ pour gar@n- tir le sécurité du transport des pièces moulées. Pour le post-durcissement il est même avantageux qu'une partis du ciment ne soit pas carbonatés. La procédé selon l'invention, conduisont & un durcissement rapide des plaques et des pièces moulées, grtce à leur traitement avec du gaz carbonique, peut géné- ralement être mis en osuvre sans aucun@ surpression ni aucune dépression importente dans les chambres. Si l'on effectue par contra le traitement au gaz carbonique après vidage dae pièces, de manière que le gaz carbonique puisse y pénétrer plus rapid@ment on obtient encore une accélération du procsssue de durcissement. Le procédé de l'invention, qui A été expliqué dans le cas d'un ciment charg@ e- vec des fibres, et notamment de pièces moulées en amiante-cimant, peut être appliqué de la même façon à des pièces de béton h parais relativement minces, en obtenant les mêmes progrès importants, si bien que le traitement de ces pib- ces de béton par du gaz carbonique rentre dans le cadre de la présente invention. Un autre mode d'exécution avantageux de l'invention concerne un procédé pour empêcher l'attaque par des solutions alcalines, des fibres de verre renforçant un mortier ou un béton, le milieu alcelin étant neutralisé par le traitement au gaz carbonique. Le mortier de ciment et le béton ont une forte résistance a la compression et une résistance relativement faible à la traction. On peut accrottre la rEsis- tance à la traction du mortier de ciment et du béton, en y noyant une armature. Dans le cas du mortier de ciment et du béton. on utilise généralement de l'acier comme armature. Dans le cas de l'amiant@-@im@nt, on emplois dans le même but des fibres d'amiante. L'emploi de fibres de verre ast actuellement courant, principalement pour les masses de matiBres synthétiques. flans la mortier de ciment et le bdton, les fibres de verre, de componition ordinsire, sont att@quées par le solution alcaline formée par l'hydratation du ciment. Les fibres de verra ne résistent pas non plus parfaitement aux actions d l'eau et des acides. L'attaque par des solutions alcalines est cependant 50 @ 100 fois plue intense que l'attaque par des acides ou par l'eau. D'autre part, dans le cas dune attaque per des acides ou par l'esu, il apparait au cours du temps une passivetion de la surface. Ceci n'est pas le ces pour une lessive alcaline. Il y a alora une progression permanente de la décompo@ition du verre. La d- composition de@ fibres de verre par une aolution alcaline @st gênant@, du fait que l'on utilise généralement des fibres de verre ayant un diambtre trbs petit. On tend vers de petits diamètres. en raison de ce que, comme on le seit, le résistance b la traction par unité de surface augmente lorsque diminue le die- mètre de la fibre de verre. Le procédé selon l'invention empêche l'attaque des fibres de verre dans le mortier de ciment et le béton. Les essais eff@ctués ont montré que l'on peut neutraliser, grâce à un traitement par le gaz carbonique, le milieu alcalin qui s1est for, dene le mortier de ciment, renforcé par des fibres de ve@ze, loraque le ciment a été gêché avec da l'eau. Il @@ produit alor@ la réaction chimique suivante t Ca (OH)2 + CO2 - CaCO3 + H2O Elle empêche la destruction des fibres de verre dans le mortier de ciment et le béton. Ceci permet l'accroissement de le résistance a la traction par arme- ment avec des fibres de verre. Le traitement avec du gaz carbonique a lieu en faisant agir le gaz carbonique soit sur le mortier de ciment ou le béton frais, soit sur le mortier de ciment qui e pris. Dans le cas du mortier de ciment et du béton frais, l'action neu ttalisente du gaz carbonique est particulièrement importante, puisque le gaz carbonique se dissout bien dans l'eau. il est possible de soumettre éventuellement les pièces terminées h un traitement à l'autoclave, sous des pressions essez élavées de gaz carbonique, après traitement sous vide. REV5NDICATIONS 1. Procédé pour accélérer le durcissement d'un ciment chargé avec des fibres et de pièces constituées par un tel ciment, et pour empêcher leur attaque par des solutions alcalines, caractérise Far le fait que l'on traite le ciment chargé avec des fibres, ou les pièces constituées par ce ciment, avec du gaz carbonique. 2. Procédé pour accélérer le durcissement de pièces en ciment chargé avec des fibres et de pièces moulés en béton, à parois minces, par traitement par le gaz carbonique, suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que lton traite les pièces moulées avec du gaz carbonique lorsqu'elles sont encore molles, aussitôt apyres leur mise en forme. 3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on effectue le traitement avec du gaz carbonique après vidage des pièces moulées en ciment chargé avec des fibres. 4. Procédé selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'on utilise des gaz de combustion riches en gaz carbonique. 5. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que l'on utilise du gaz carbonique, ou des gaz de combustion riches en gaz carbonique, à température élevée. 6. Procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4 et 5, caractétisé en ce que l'on n'effectue que d'une façon partielle le traitement avec du gaz carbonique (ctest-à-dire la carbonatation). 7. Procédé pour empêcher l'attaque par des solutions alcalines, des fibres de verre renforçant un mortier ou un béton, suivant la revendication 1, caractérisé.par le fait que l'on neutralise le milieu alcalin par un traitement avec. du gaz carbonique. 8. Procédé suivant la revendication 7, 'caractérisé par le fait que Ie traitement avec du gaz carbonique a lieu dans des chambres ou des autoclaves, sous pression, ou bien après un traitement prélable sous vide. i 9. Procédé suivant la revendication7, caractérisé par le fait que, dans le cas d'un mortier de ciment ou d'un béton renforcé par des fibres de verre, on effectue le traitement avec du gaz carbonique. avant le durcissement. 10; Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que, dans le cas d'un mortier de ciment ou d'un béton, renforcé par de fibres de verre, on effectue le traitement avec du gaz carbonique, durant le durcissement. il - Procédé suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que, dans le cas d'un mortier de ciment, renforcé par des fibres de verre, on effectue le traitement avec du gaz carbonique, après le durcissement.