Brevet FR2234242A1 — publié le 19750117

La présente invention concerne une addition légère pour la préparation de béton léger et un procédé pour la fabrication de cette addition légère. Les procédés connus de fabrication d'une addition légère, poreuse, en particules d'une grosseur d'environ 20 mm d'une forme et d'une densité brute définies (selon DIN 4226 les particules d'une grosseur comprise entre 0,25 et 16 mm doivent être considérées commeobligatoires pour une addiion légère) consistent essentiellement à soumettre à un traitement thermique déterminé de l'argile se prêtant au gonflement et du schiste argileux sous forme de granules brutes ou de poudre brute, cette argile subissant ainsi à l'état pyroplastique un changement de volume par les phénomènes de gonflement Le but de ces procédés de fabrication est l'obtention d'un produit uniforme comprenant un noyau poreux également uniforme et présentant des cloisons céramiques résistantes entre les pores, et une croûte extérieure continue et aussi étanche que possible. Eratiquement, on a cependant trouvé que la formation des pores dans le noyau, de même que la constitution de la croûte extérieure sont soumises à de fortes variations résous tant des matériaux et des opérations de préparation sous l'action de phénomènes incontrôlables pendant la transformation des granules argileux en produit céramique, ces variations ayant pour effet de réduire fortement la qualité du produit. Les différences complémentaires de la qualité du matériau de départ, résultant de l'entreposage, augmentent complémentairement les difficultés d'utilisation d'une addition légère ainsi obtenue. De plus, une argile gonflée, fabriquée de la manière usuelle pour servir d'addition légère, possède une croûte extérieure ne présentant pas une forte densité. Une absorption d'eau de 18 à 2C-/o par rapport au poids de l'addition doit être prévue pendant la transformation de l'argile gonv flée en béton léger. Cette propriété caractéristique de l'argile gonflée rend plus difficile son utilisation et augmente le prix de revient du béton léger. Pour cette raison, la formation d'une route extérieur re étanche est souhaitable. Pour les procédés dans lesquels un effet de gonfle ment des granules est déclenché pendant la fabrication de l'addition légère, il est inutile d'appliquer une croûte extérieure complémentaire et étanche. bans tous les cas, cette-croûte extérieure est brisée ou rendue rugueuse pendant le procédé de fabrication usuel, ce. qui a pour effet de détruire la continuité et l'étanchéité de cette croûte extérieu- re. L'analyse des procédés de fabrication et des particularités caractéristiques des addition légères connues jusqu' ici fait apparaître que les inconvénients et les insuffisances de caractère général résultent des phénomènes de la transformation à l'état pyroplastique pendant la fabrication. Ces phénomènes de la transformation à l'état pyroplastique ont lieu dans des limites étroites de 20à 0 C-à des températures de 1.100 à 1.3b0 C et plus. La mise en oeuvre du procédé impose des conditions rigoureuses à la commande du four. La formation de particules fondues, la surface des granules et le dépôt adhérant aux parois du four sont des phénomènes se présentant inévitablement au cours de la fabrication. La limitation des quantités produites, imposée logiquement par les phénomènes précités pour l'obtention certaine d'un déroulement sans friction, sont des particularités non économiques qui-augmentent le prix de revient du produit final. Le but de la présente invention est donc de fabriquer une addition céramique légère permettant d'éviter les incon vénierits précités et dont la faculté d'absorption de l'eau est très faible, cette addition se pretant par ailleurs à une fabrication simple et peu coûteuse, et n'imposant pas l"utili- sation d'argiles spéciales. L'objet de l'invention est par conséquent une addition légère pour béton léger caractérisée en ce qu'elle comprend des corpuscules d'argile céramique présentant un grand nom bre de pores et dotés d'une croûte extérieure céramique et étanche. De préférence, addition légère est formée par des billes céramiques dont la croûte extérieure contient éventuellement des additions exerçant une action sur les prppriétés de fusion et (ou) d'étanchéité lorsque cette croûte extérieure doit répondre à des conditions spéciales concernantl'étanchéité, la dureté ou la coloration. Il est abrs nécessaire de cnoisir des additions ou charges présentant des propriétés correspondantes. Un autre objet de l'invention est un procédé pour la fabrication d'une addition légère du type précité pour béton léger, caractérisé par le fait qu'on incorpore à l'argile brute des constituants organiques pendant la granulation, par cet autre fait que les granules d'argile et de constituants organiques sont dotés d'une croûte extérieure en poudre d'argile, enfin que les granules sont soumis à un traitement thermique préalable et à la calcination consécutive pour la fusion et la volatilisation ou la combustion des constituants organiques. Ces constituants organique s doivent présenter un faible poids et un grand volume, et ils doivent se prêter à la volatilisation au-dessous de la température de combustion, ou brûler facilement avec une faible consoamation d'oxygène. A cet effet, on peut par exemple envisager l'utilisation d'une mousse de polystyrol qui se volatilise déjà à une température d'environ 80 à 1000Ô. Les constituants organiques sont avantageusement incorporés à sec, et il est alors possible d'ajouter à la poudre brute et sèche une proportion de constituants organiques solides allant jusqu'à 9Q,o en volume. Bes granules humides, mélangés avec les constituants organiques, peuvent etre appliqués par saupoudrage sur le bord d'un plateau de granulation, ou soumis à une granulation complémentaire pour être dotée d'une croûte de poudre destinée à former la croûte extérieure étanche. Les granules sont calcinés à des températures au-dessous du niveau desquelles peuvent apparaitre des états pyroplasti ques. -Il en résulte une bille céramique présentant une multitude de pores séparés les uns des autres par des cloisons céramiques et enveloppés par une croûte extérieure étanche. 'absorption d'eau par l'addition légère finale est réduite à un minimum par les operations de calcination et par la croûte extérieure appliquée complémentairement, ce qui favorise autant que possible l'incorporation de cette addition au béton léger. a coquille des granules reçoit une forte résistance mécanique, qui est complémentairement augmentée lorsque les cloisons des pores en voie de formation se maintiennent pendant la calcination des constituants organiques et remplissent alors la fonction d'armatures de renforcenent. La destruction des cloisons entre les particules des charges organiques n'a pas lieu lorsque les opérations de céramisation ont été convenablement mises en oeuvre.Meme une destruction éventuelle ne détruit pas la qualité lorsque la croûte extérieure a été convenablement fornée et maintenue-- pendant les opérations de production. L'évacuation des gaz résiduels, éventuellement dégagés pendant la calcination des charges organiques, a lieu pendant l'action commandée de la chaleur de façon que la structure du produit ne soit pas détruite ainsi que le montre la pratique de l'industrie des briques, par exemple pour la fabrication de briques en sciure de bois. Le traitement thermique préalable et sa durée ont donc lieu graduellement. Les degrés consécutifs présentent des durées et des températures maximales différentes selon la grosseur des granules et les constituants utilisés pour les charges. De passage entre chaque degré et le suivant peut avoir lieu sans aucun effet de choc. Un autre but de la croûte extérieure étanche, qui doit être formée par la granulasion complémentaire pendant la mise en oeuvrejde ce procédé, est de recouvrir uniformément les constituants organiques enveloppés d'argile et irrégulièrement soudés entre eux, et de donner aux granules une forme extérieure sphérique. La croûte extérieure étanche doit être intégralement maintenue après la calcination des constituants organiques, et doit parfaitement obstruer les cavités des pores dégagées par la calcination. Dans la partie finement divisée, la structure du béton léger reçoit son complément nécessaire grâce à la poudre finement divisée de l'addition. La gamme des grosseurs est tres éte.due, et les parties finement divisées sont alors obtenues sons la forme d'un matériau céramisé sans constituant organique. Pour la formation des pores, on utilise essentiellement & eau de préparation et la structure non étanche. En partant de particules d'une grosseur d'environ 2 mm et plus, on utilise le mode de mise en oeuvre du procédé avec les constituantsorganiques enveloppés, et l'enveloppement des parties enroulées avec une croûte extérieure d'argile. Dans le cas de particulés de faible grosseur, l'espace des pores est -détermi- né par le volume des charges organiques choisies. Pour la fabrication des granules céramisées, onpeut utiliser toutes les argiles convenant à la fabrication des briques. Il n'est pas nécessaire de procéder à une sélection en fonction du pouvoir gonflant ni à uné adaptation des argiles selon le pouvoir gonflant et le comportement à des temrératures supérieures à 110000. Les phénomènes céramiques -pendant la calcination des granules correspondent d'une façon générale à ceux de la calcination des briques. Les températures sont sensiblement comprises dans la gamme allant de 950 à 105000. La bille d'argile calcinée obtenue, présentant une proportion de pores prédéterminée et la densité propre qui en résulte, se présente sous la forme d'une particule résistante et étanche, convenant à la fabrication du béton léger et même du béton expansé Par rapport à l'addition gonflée, à l'argile gonflée ou au schiste gonflé, cette addition légère offre un avantage en ce sens qu'elle constitue un produit céramique dur ne contenant aucun constituant vitreux, ne présentant aucune croûte extérieure fissurée par les opérations de transformation, et dont les particules présentent une forte résistance mécanique propre. Le plus, la granulation des particules peut être mise en oeuvre dans des appareils connus à cet effet, tandis que le traitement thermique préalable peut être effectué dans les tambours généralement utilisés ou dans des fours à lits tourbillonnants. La calcination destinée à l'obtention du produit céramique peut avoir lieu dans des fours rotatifs usuels. La formation de particules fonaues est ainsi évitée grâce aux températures très inférieures à celles du procédé de gonflement, ce qui permet à son tour d'obtenir des rendements quantitatifs plus élevés. Il en résulte que l'addition légère selon l'invention devient beaucoup moins coûteuse et plus économique que les produits obtenus par le procédé de gonflement, d'autant plus que cette addition présente des propriétés complémentairement améliorées. 1 - addition légère pour béton léger, caractérisée en ce quelle est composée de particules en argile céramique présentant une multitude ae pores et enveloppées dans une croûte extérieure étanche en argile. 2 - Addition légère selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les particules se présentent esseiltieliement sous une norme sphérique. 3 - Addition légère selon la revendication-1 ou 2 caractérisée par le fait que la croûte axtérieure contient des constituants améliorant les propriétés de fusion et (ou) d'étanchéité. 4 - Procédé pour la fabrication d'une addition légère pour béton léger, caractérisé par le fait qu'on incor pore à l'argile brute des constftuants organiques pendant la granulation, on applique une croûte de poudre en argile sur les granules en argile et constituants organiques, on soumet les granules à un traitement thermique préalable pour la fusion et la volatilisation ou la combustion des constituants organiques, et on procède consécutivement à la calcination. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractér isé par le fait qu'on incorpore les constituants organiques à sec pour les humidifier ensuite. 6 - Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé par le fait qu'on incorpore des constituants organiques dans une proportion allant jusqu'à 90 en volume. 7 - Procédé selon l'une quelconque,des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'on utilise les constituants organiques sous la forme d' ne mousse de polystyrol 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 4 à , caractérisé par le fait qu'on traite par saupoudrage sur le bord d'un plateau de granulation, ou par calcination complémentaire, les granules humides mélangés -avec des constituants organiques. 9 - Procédé selon llune quelconque des revendica- tions + à 6 caractérisé par le fait qu'on utilise des argiles convenant à la fabrication de briques. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9 caractérisé par le fait que la mise en oeuvre de la calcination a lieu à des températures comprises entre environ 950 et 1050 C. Il - Procédé selon l'une quelconque des revendica tions 4'à 10, caractérisé par le fait qu'on ajoute à la poudre d'argile de la croûte extérieure des constituants améliorant les propriétés de fusion et (ou).d'étanchéité. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé par le fait que la calcination est mise en oeuvre dans un four rotatif usuel ou dans nn four à lit tourbillonnant.