Brevet FR2260851A1 — publié le 19750905

La présente invention, due à Âvgust Vyacheslavovich ANDREICHENKO, Jury Nikolaevich VERSHININ, Lev Evgenievich VRUBLEVSKY, Valery Pavlovich GORELOV, Mikhail Stanislavovich DOBZHINSKY, Leonid Solomonovich DAVYDOV, Alexei Andreevich ZEiVOROREOT, Valentin Dmitrievich ZORIN, Rufian Vladimirovich MANCHUK, Irina Vladimirovna NIKOLAEVA, Galina Mikhailovna LOGACHEVA, concerne un matériau électroconducteur électrotechnique et, plus précisément, un matériau ayant une résistivité ajustable. Cette invention pourra être utilisée d'une façon particulièrement efficace pour la création de résistances volumiques qui servent dans des appareils et circuits électriques à haute tension ainsi que pour la fabrication des éléments de structures d'immeubles industriels ou locatifs et d'ouvrages d'art variés. On connaît déjà des matériaux électroconducteurs non métalliques caractérisés par la valeur ajustable de leur résistivité. Ils sont constitués par une composition à base de carbone dispersé, de liant et de charge (granulat) diélectrique. On met en oeuvre à titre de liant dans ces matériaux des produits céramiques. On confère les propriétés électroconductrices à ces matériaux en introduisant dans la composition des substances conductrices ou semi-conductrices dispersées, essentiellement de matières carbonées. On obtient la valeur requise pour la résistivité de ces matériaux en sélectionnant un type approprié de conducteur dispersé, en modifiant sa concentration volumique et le degré de dispersion des particules, en introduisant des additions spéciales et en employant des opérations technologiques spéciales pour l'obtention et la fabrication des ouvrages connexes. On sait que la mise en oeuvre à titre de liant des produits céramiques exige pour la fabrication de ces matériaux une cuisson à haute température (jusqu'à 1700 C) avec une stricte surveillance du régime de températures, et travail de préférence en milieu neutre ou sous vide. Le maintien dtun régime de températures de ce genre avec utilisation d'un milieu neutre ou du vide est onéreux et compliqué au point de vue technique. Les ouvrages fabriqués à partir de ces matériaux sont de dimensions limitées, étant donné les contraintes Internes dont ils sont le siège au cours de la cuisson et du refroidissement. Leur épaisseur ne dépasse généralement pas 2 ou 3 cm. Toute hétérogénéité dans la structure du matériau de l'ouvrage au cours de la cuisson entrain une forte hétérogénéité des caractéristiques de l'ouvrage, ce qui compromet considérablement ses caractéristiques finales. Un but de l'invention consiste à créer un matériau électrocanducteur caractérisé par une résistivité ajustable qui soit une composition contenant une charge diélectrique, le carbone dispersé et un liant à base de silicate pris dans des proportions telles que la valeur de la résistivité soit comprise entre 10'1 et 105 ohm.crn. La solution de ce problème suivant l'invention consiste en un matériau électroconducteur caractérisé par une résistivité ajustable, constitué par une composition de carbone dispersé, de liant et de charge (granulat) diélectrique. Suivant l'intention le carbone dispersé se compose de particules de dimensions variées, inférieures à 3 microns, llmifor mément réparties dans la composition de la charge (du granulat) diélectrique et du liant, ce dernier étant un liant à base de silicate (que nous désignerons dans ce qui suit, pour plus de briéveté, par liant silicate). Les constituants susdits étant pris dans les proportions suivantes : carbone dispersé de 6,75 à 85% volumiques, charge diélectrique de 1 à 60 volumiques, liant silicate de 7 à 85 volumiques. La mise en oeuvre de carbone dispersé en particules de différentes dimensions, inférieures à 3 microns, permet au cours de la préparation de la composition d'obtenir un matériau plus homogène par ses propriétés, et notamment, par sa résistivité, de créer un système électroconducteur plus thermostable de particules de carbone dispersé, qui confère la fiabilité et la longévité aux ouvrages correspondants. La possibilité de modifier les proportions des particules de carbone dispersé de dimensions variées permet de faire varier la valeur de la résistivité du matériau, son coefficient de température de résistance et de conférer la non-linéarité aux caractéristiques tension-courant. La mise en oeuvre du carbone dispersé en particules de dimensions variées inférieures à 3 microns et à titre de liant des matières à base de silicates ainsi que la variation de la concentration volumique du carbone dispersé entre 6,75 et 85% volumique en présence d'une variation appropriée de la concentration volumique de la charge (du granulat) diélectrique entre I et 60% volumiques et celle du liant à base de silicates entre 7 et 85% volumiques, permettent d'aboutir à des résistivités du matériau de 1o 1 à 105 ohm.cm. Suivant l'invention l'une des versions du matériau est une composition dans -laquelle, comme liant à base de silicate, on prend le ciment. L'emploi du ciment comme liant silicate supprime les régimes de hautes températures pour le traitement (le travail) des matériaux tout en évitant la conduite des opérations dans un milieu neutre ou sous vide. L'emploi du ciment à titre de liant permet d'obtenir des matériaux à base de constituants largement accessibles, simples à fabriquer et moins onéreux que les matériaux déjà connus. On se trouve à même d'autre part de confectionner à partir du matériau proposé des ouvrages de toutes dimensions, notamment des éléments de structures d'édifices et d'ouvrages d'art. On peut fabriquer partir du matériau électroconducteur suivant l'invention, dans lequel on emploie le ciment comme liant silicate, des résistances, des conducteurs (des prises) de terre, des planchers- (revtements) électroconducteurs, des appareils de chauffage électriques, des enduits de blindage électrostatiques. Suivant l'invention et conformément à une autre variante de la composition du matériau, on y utilise comme liant silicate un mélange de verre soluble sodique d'une masse spécifique de 1,32 g/cm3 et de fluosilicate de sodium que l'on prend à raison de 9 à 40% vol. du volume global de la composition. La mise en oeuvre à titre de liant silicate d' un mélange de verre soluble sodique d'une masse spécifique de 1,32 g/cm3 et de fluosilicate de sodium pris à raison de 9 à 40 vol. de la composition permet d'aboutir à un matériau thermostable jusqu'à 400-5000 a. A partir du matériau contenant comme liant silicate un mélange de verre soluble sodique d'une masse spécifique de 1,32 g/cm3 et de fluosilicate de sodium, on fabrique des résistances et des appareils de chauffage électrique. il est possible également , suivant l'invention, d'utiliser dans le matériau comme liant silicate un mélange de ciment et de verre soluble sodique pris à raison de 30 vol. au maximum du volume global du liant. L'emploi à titre de liant silicate d'un mélange de ciment et de verre soluble sodique permet, tout en conservant une technologie simple dans la fabrication du matériau et des ouvrages connexes, caractéristique des liants à base de ciment, d'améliorer la thermostabilité du matériau ainsi que sa densité. On arrive ainsi à répartir d'une manière plus régulière la température dans ce matériau ainsi que dans les ouvrages dérivés lors de la dissipation de l'énergie électrique, grâce à quoi la longévité de ces ouvrages est améliorée. On fabrique, avec le matériau qui contient comme liant un mélange de ciment et de verre soluble sodique, des résistances, des appareils de chauffage électrique et des enduits de blindage électrostatiques. Suivant l'invention il est avantageux d'employer comme carbone dispersé le charbon graphité à température de traitement jusqu'à 17000C et en particules de moins de 3 microns. La mise en oeuvre, en tant que carbone dispersé, du charbon graphité à une température de traitement ne dépassant pas 1700 C, mais au moins égale à 12000C, permet non seulement de faire varier la conductibilité électrique et les caractéristiques thermiques de la matière proprement dite du carbone dispersé, mais encore d'élever sa passivité vis-à-vis des agents chimiques ainsi que sa thermostatilité. L'emploi du carbone graphité en particules de dimensions variées, inférieures à 3 microns, permet d'améliorer l'homogénéité des ouvrages quant à leur conductibilité électrique. Comme charge (granulat diélectrique), on emploie, pour obtenir un matériau électroconducteur, des matériaux diéleetriques tels que le sable quartzeux, le corindon et le périclase, tandis que, dans le cas où l'on utilise comme liant silicate le verre soluble sodique, on prend le laitier granulé des hauts fourneaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, de plusieurs exemples de compositions de matériaux utilisés, pour cent volumiques, pour I1 exécution d'ouvrages dérivés. La résistance des éléments volumiques est fonction de la résistivité du matériau qui a servi à sa fabrication. Le principal procédé de modification de la résistivité d'un matériau électroconducteur consiste à modifier sa composition. L1élévation de la concentration volumique du carbone dispersé, qui confère la conductibilité électrique à la composition qui forme ce matériau, conduit à une baisse de sa résistivité. Le liant silicate joue le roule au sein de cette composîtion,-non seulement d'un agglo mérant qui réunit ses constituants dans un ensemble unique, mais encore de réactif dont la phase liquide réalise une interaction physique et chimique entre les constituants de la composition. Ces processus physiques et chimiques interviennent au cours du durcissement du matériau. Sn modifiant les conditions du durcissement, il est possible d'ajuster le taux dtachèvement de ces processus. La résistance mécanique du matériau est définie en premier lieu par la concentration volumique en liant silicate et en charge (granulat) diélectrique qui crée une ossature rigide et contribue à une distribution plus régulière dans le volume du conducteur dispersé. En outre, tout aussi bien le liant silicate que la charge diélectrique, gracie à leur chaleur spécifique et à leur conductibilité thermique, participent activement à la dissipation au sein du matériau de 11 énergie électrique qui est convertie dans la résistance en énergie thermique. Pour déterminer les caractéristiques du matériau électroconducteur obtenu à partir des constituants susnommés on I1 utilise (en compositions variées) comme matière première pour la confection des éprouvettes cylindriques de 5,10 et 15 cm de diamètre et de 5 et 10 cm de hauteur (pour les éprouvettes d'un même diamètre). On soumet ces éprouvettes à des mesures de conductibilié électrique en champs électriques forts ou faibles. Les mesures en champs faibles sont réalisées au moyen d1un ohmmètre et en champs forts par des tensions pulsées à onde de 15/40, 10/20, 100/200 et 3000/8000 microseconde et sous une tension alternative de fréquence industrielle, avac injection de la haute tension par choc d'un laps de temps de 0,04 à 2 secondes.Ces mesures permettent en outre de déterminer la non-linéarité des caractéristiques tensioncourant du matériau qui est caractérisée par le coefficient de non-linéarité tiré de l'équation U + A I&alpha; , la valeur tolérée de l'énergie dissipée dans le matériau en cas d'injection simple ou multiple ainsi que la valeur tolérée de l'intensité moyenne du champ agissant sur une éprouvette cylindrique. On effectue sur ces mêmes éprouvettes des mesures du coefficient de température de résistance du matériau. Les essais de résistance mécanique du matériau se font sur des éprouvettes de forme cubique de dimension d'arête de 10 et de 7 cm. Les résultats des essais effectués sont réunis dans les tableaux 1, 2 et 3. Les exemples des compositions de matériau électroconducteur utilisé pour la fabrication de résistances volumiques à base de carbone dispersé, de liant silicate - ciment et de charges diélectriques, exprimés en pour cent volumiques, sont réunis dans le tableau 1. Le tableau 1 indique que, toutes choses égales d'ailleurs, la résistivité de la composition électroconductrice et la valeur tolérée de la valeur spécifique de l'énergie qui y est dissipée, le coefficient de température de résistance ainsi que le coefficient de non-linéarité des caractéristiques tensionintensité sont fonctions du rapport volumique des constituants de la composition et, en premier lieu, de la concentration volumique en carbone dispersé. 19 H Ciment portlPnd Q o Charge de rupture e Composition des matriaux å la compresslon minl m 400 kgf/cm2 r Carbone dispersé I o H W y de due a a > jazz à 3 a > a, o co I a > H o a > . rti a > 'a > .rI Charge . .a > a > diélectrique en B toa > o raz o a > a > o H g CH CH ctv particules de X ~ dimensions inférieures e 'a o rd a > rd à 3 mm fi a > a > H'a a > 'a > 'a 'a a > a > a > o a > rda > Ha > a > ""a > o 'a > rd o a > - H rdoa > g ?H "H S 'a , "H H + > "H Il ;PH a > H a > . a > toO Eau a > OH o a > "H CHHO Ha > O a > a > o CH""a > 'a a > ( ttooo a > (D CH""a > a > 'a > CH"H a > a > v z tb q ~ ~ . 28,8 8,8 43,6 18,8 10-10 300 60 30.10 4 0,5 1000 ~ W oW Résistivité, 2. 27 ohm. cm 17,6 450-550 230 160 7-10.10 0,84 600 \nO Charge de rupture à 50 280 5-7.10 0,96 350 xn W o la comiression, o o o kgf/cm Snergie spécifique ffi dispersée en service o o o temporaire, joule/cm3 g xn m X X o Coefficient de ;; - . - température de p l o l ré8istances 1 / C m gh Coefficient de non- m o o o linéarité a tiré de X n ltéquat}on m Intensité mssims7e totérée du champ électri v que le long de la u o surface en cas d'appli o 8 8 cation d'une tension alternative d'une durée de 0,04 sec, V/cm TABLEAU 1 Lorsque la concentration volumique en carbone dispersé est de 8,8% vol., la résistivité de la composition est comprise entre 104 et 105 ohm.cm. Au fur et à mesure que la concentration volumique augmente la valeur de la résistivité baisse suivant une loi non linéaire : c'est ainsi qu'à 16,4% vol. elle atteint 450 à 550 ohm.cm, tandis qu'à 23,7% vol. 1 à 3 ohm.cm. Simultanément la valeur tolérée de l'énergie dissipée dans l'ouvrage en service temporaire augmente, atteignant à une concentration volumique en carbone dispersé de 23,7% vol. une valeur de 280 J/cm3. Le coefficient de température de résistance et la non-linéarité des caractéristiques tension-intensité baissent lorsque la concentration volumique en carbone dispersé et la densité du matériau obtenu vont en croissant. L'intensité tolérée du champ électrique (sa valeur moyenne) augmente au fur et à mesure que croit la valeur de la résistivité du matériau électroconducteur La température maximale tolérée d' échauffement des ouvrages réalisés à partir d'une composition dans laquelle on prend comme liant silicate un mortier aqueux de ciment ne dépasse pas 150oC. Les exemples de compositions des matériaux dans lesquels comme liant silicate on prend un mélange de verre soluble sodique et de fluosilicate de sodium ainsi que les résultats de leurs essais sont réunis dans le tableau 2. Ainsi que le montre le tableau 2, la résistivité dela composition à base de verre soluble sodique, étant donné l'état colloTdal du liant silicate qu'est le verre soluble sodique, dépend d'une façon plus marquée de la concentration volumique en carbone dispersé, par comparaison au liant à base de ciment. La thermostabilité accrue du résidu solide du liant silicate qu'est le verre soluble permet d'obtenir des valeurs accrues de la température d'échauffement (jusqu'à 3000-4000Cj du matériau obtenu. Le coefficient de température de résistance de la composition électroconductrice est fonction aussi bien de la concentration volumique en carbone dispersé que du rapport entre les coefficients de dilatation linéaire de chacun des constituants de la composition. il diminue par contre au fur et à mesure que la concentration volumique en carbone dispersé augmente et que les valeurs des coefficients de dilatation linéaire des coefficients se rapprochent en valeur absolue. La non-linearité des caractéristiques tension-intensité de la composition électroconductrice est fonction également de la concentration volumique en carbone dispersé et du taux de compacité de ses particules. Les exemples de compositions de matériau électroconducteur dans lequel on utilise comme liant silicate le ciment et le verre soluble sodique (à raison de 30% vol. au maximum du volume global du liant) ainsi que les résultats de leurs essais sont cités dans le tableau 3. vABIMAU 2 Composition des matériaux de Résultats des essais départ m d n o MD a > o mm ïii Q oe a > m d 'G)k Oc o e + e 6 a > S N a > o; Pi m d h a > N a > Id 4 > k 4 > 6 z e 4t X 2 S i A 4z a > a > oe o o 4 HCH pia > a > a > e jazz aol fl D a > 4 > H 04 o o a O 'G) - gt M M 4 > 4 > 'G) w .49 , pl(p a, A O A h t1 a > a > 4 > O ç fr 4 m m a > o h~ ç a > o o a > a > a > a > a > a > a > H ri m km a > be Pour Q D ts km Fi I Pr k 4\0 a > cxl alcD m a > 1Dk 3 a ral O 0 > O rl ua 6 4t;tvol. 46, ua 25 6,75 2,05 66,2 105 300 70 40.10 4 0,5 22,5 20 1,8 55,7 5 100 280 10,10 4 0,9 20 75 2,0 3,0 t 0,1 50 500 3.10-4 0,95 > Ciment de laitier, Q s o x W charge de rupture à d W la compres2ion minn m S 400 kg/cm * Composition des soluble de Verresodique ro IP de masse écifique a a > as I i!:: o I H o ci particules 'a 0,3 ci ci S 'a ct a > I H a > e en particule Sa > de a > H o r( a > 'a > H a > a > c > O4 > a > 'aCH 'a cit 4 > 4 > H 4 > HS a > H Pi . a > c > ChnPbon dispersé en diapersé en as H H'a > a > -particules de dimen- Ç H 'aCU Ha > 'a oe e o r' H H o v oq sions inférieureB 4 > " H microns o rd N o a > c > r' a, ru o Eau H CH4 > O o W H PiN i > ~ I w 8 Ré istivité, ohm. u O -L Charge de 17,4 12,3 rupture 150 250 b-la 17,5 7,5 W Wo compression, o o kgf/cm2 Bnergie spécifique + W o dissipée en service o o temporaire J/cm3 u o aoeficient de tempéra u ö o ture de resistanceb t olll ss doefficient de non- y o o o linéarité a de la m S W caractéristique tension- A intensité tiré de m l'équation U = A I o p H Tableau 3 Une particularité du liant en question est qu'il associe un liant silicate (un ciment) ayant une forme discrète, c'est-à-dire jouant dans une certaine mesure un roule de charge avec le liant silicate colloldal qu'est le verre soluble. Les avantages d'un liant de ce genre tiennent à la thermos bilité améliorée du matériau qu'on obtient et qui est assurée par son second constituant qu'est le verre soluble ainsi qu'à la simplicité de la technologie de fabrication du matériau propre aux liants à base de ciment. Ainsi que le montre le tableau 3 la valeur de la résistivité de la composition est fonction des rapports volumiques des constituants de la composition (entre eux), et, en premier lieu, de la concentration volumique de cette composition en carbone dispersé. La résistivité varie entre 4.104 ohm.cm pour une concentration volumique en carbone dispersé de 6,75% vol. jusqu'd 0,8 ohm.cm pour 57% vol. de carbone dispersé. Ia courbe indiquant la relation entre la résistivité et la concentration volumique en carbone dispersé présente, elle aussi, un caractére non-linéaire, toutefois elle est plus monotone par comparaison avec les compositions citées dans le tableau 2. Au fur et à mesure que la concentration volumique en carbone dispersé croit la valeur spécifique de l'énergie dissipée tolérée dans le matériau augmente elle aussi en service temporaire, la valeur du coefficient de température de résistance et la non-linéarité de la caractéristique tension-intensité du matériau électroconducteur diminuent, mais sa résistance mécanique est compromise elle aussi. La thermostabilité des ouvrages en composition électroconductrice à base de liant silicate contenant le ciment et le verre soluble est d'environ 2500C. Les condActeurs de terre constituent un élément obligatoire des circuits électrotechniques des ouvrages d'art et des édifices. Ils assurent le fonctionnement sans à-coups de ces circuits et sont appelés à garantir la sécurité du personnel desservant. On produit à partir du matériau suivant l'invention des conducteurs de terre en règle générale du type volumique avec conservation de l'armature métallique adoptée dans les structures porteuses Si elles jouent simultanément le rôle de fondations. Les armatures servent dans ce cas d'entrées de courant. Les conducteurs de terre peuvent être fabriqués de n'importe quelles forme et dimensions. L'un des paramètres décisifs du matériau utilisé dans les conducteurs de terre soumis à des charges mécaniques en tant que fondation de structure électrotechnique est sa résistance mécanique. Pour obtenir une résistance mécanique suffisante, égale ou supérieure à 200 kgf/cm2, il faut augmenter la teneur volumique de la composition en liant ciment et en charge (granulat) diélectrique. Pour améliorer la résistance mécanique il est avantageux de remplacer une partie de la charge diélectrique pulvérulente par des pierrailles broyées. L'élévation de la concentration volumique en carbone dispersé au-delà de 19% vol., qui permet d'obtenir la valeur requise de la résistivité, n'est pas intéressante, car la résistance mécanique de ce matériau dans ce cas dans l'ouvrage sera insuffisante. La valeur de la résistivité de la composition électroconductrice doit être une fraction de la résistivité du sol dans lequel on monte le conducteur de terre. Elle doit être comprise entre 80 et 200 ohm. cm. Les essais des compositions des matériaux qui sont utilisés pour l'obtention des conducteurs de terre volumiques se fait sur des éprouvettes de forme prismatique de 4x4x16 cm. Au cours de la fabrication on monte le long de l'axe de l'éprouvette une armature en acier imitant l'entrée de courant. On effectue l'essai dans les conditions simulées de sols de résistivité variée. On détermine les caractéristiques mécaniques des ouvrages sur des éprouvettes en forme de cube de 10 cm de coté. Les exemples de compositions de matériau pour conducteurs et les résultats de leurs essais sont indiqués dans le tableau 4. Tableau 4 Composition des matériaux de départ Résultats des essais Ciment Carbone Charge Pier- Eau Résis- Charge Charge portland, dispersé di- railles tivité de rup- de charge de en par- élec- broyées ohm.cm ture à rupture rupture à ticules trique: à par- la com- à la la com- lnfé- sable- ticules pres- traction pression rieures quart- ne dé- sion, kgf/cm2 kg mini à 3 mi- zeux passant kgf/cm2 400 kgf/ crons pas cm2 10 mm %,vol. %, vol. %,vol. %,vol. %,vol. 7,4 18,3 11,3 45 18 80 à 90 160à180 25 8,1 17,4 11,3 45 18,2 90 à 120 200 30 8,6 16,5 12,7 44 18,2 180à200 230 33 Pour renforcer les ouvrages une partie de la charge diélectrique est remplacée par des pierrailles broyées. Comme le montre le tableau 4 la valeur de la résistivité de la composition électroconductrice est fonction du rapport volumique des constituants. Un ralle décisif à ce point de vue appartient à la concentratinn volumique en carbone dispersé Au fur et à mesure que cette concentration baisse, la résistivité de la composition croit. D'autre part la diminution de la concentration volumique en carbone dispersé, pour le compte de l'accrois- sement de la concentratinn en liant et en charge diélectrique, augmente la résistance mécanique à la compression et à la traction du matériau électroconducteur de la composition. Les processus physiques et chimiques qui interviennent entre les constituants de la composition lors du durcissement augmentent sa résistivité. la mise en oeuvre d'un mortier aqueux de ciment à titre de liant pour ltobtention du matériau électroconducteur employé dans les conducteurs de terre volumiques leur confère la longévité et la fiabilité lorsqu'ils sont utilisés dans les sols. Le caractère électronique de la conductibilité de la composition dû à la conductibilité électrique de son constituant qu'est le carbone dispersé assure la stabilité à la corrosion de l'armature métallique utilisée dans lee conducteurs de terre. Les planchers électroconducteurs en matériau suivant l'invention sont utilisés pour évacuer l'électricité statique. Ils sont fabriqués soit sous la forme d'un plancher mosalque coulé, soit à partir de carreaux (carrelages) préfabriqués. Dans les deux cas on y introduit des armatures métalliques noyées. Pour améliorer leur présentation on peut introduire dans ces revetements du marbre broyé ou d'autres matériaux. les caractéristiques électriques et mécaniques des compositions du matériau électroconducteur utilisé dans la fabrication des planchers (revetements) électroconducteurs ont subi des essais sur des éprouvettes en forme de cubes de 7 cm et de 10 cm de côté et sur des éprouvettes en forme de prismes de 4x4x16 cm ainsi que sur des éprouvettes-modèles en forme de panneaux de 100x50x5 cm. Les exemples de compositions du matériau suivant l'invention pour la fabrication de planchers (revêtements) électroconducteurs et leurs résultats d'essais sont résumés dans le tableau 5. Tableau 5 Compositions des matériaux de départ Résultants des essais Ciment Carbone Charge Marbre Eau Résis- Charge Résis portland, dispersé di- broyé tivité de tance en par- ele@- en @@@.@m @@p@@- @@@ charge de ticules trique parti- re, chocs rupture ne dé- en cules kgf/cm2 kgf/cm2 à la compassant parti- ne dépression pas 3 cules passant mini 400 kgf/ microns ne dé- pas cm2 passant 10 mm @@ pas 0,3 mm %,vol. %,Vol. %,vol. %,vol. %,vol. 13,6 18,0 43,4 - 25,0 2300 230 150 12,7 19,8 11,0 30,5 26,0 1600 200 140 9,8 21,0 43,6 - 25,6 1350 180 130 La valeur de la résistance est proportionnelle à la valeur de la résistivité du matériau ayant servi pour fabriquer les planchers (revêtements) électroconducteurs. les compositions indiquées dans le tableau 5 permettent d'obtenir une valeur de la résistance répartie ne dépassant pas 50 000 ohms. Is'armature métallique de ces planchers en régime de travail devra être mise à la terre de façnn permanente sur le circuit général de mise à la terre de l'immeuble ou de l'ouvrage afin de stabiliser la résistance répartie. T'une des exigences auxquelles doivent satisfaire les planchers électroconducteurs, de pair avec une conductibilité électrique déterminée, est une résistance mécanique suffisante pour chaque cas particulier. Pour cette raison la concentration volumique en carbone dispersé, dont dépendent ces paramètres du matériau, doit être telle que ces exigences soient remplies. Dans ce cas l'éléva- tion de la teneur volumique en liant ciment et en charge diélectrique ainsi que la substitution à une partie de ce dernier du marbre broyé ou d'autres matériaux en particules de dimensions ne dépassant pas 2 cm augmente la résistance mécanique de la composition électro-conductrice.Pour obtenir des planchers à résistance départ tie ne dépassant pas 50 000 ohms et à résistance mécanique suffisante il faut disposer d'un matériau électroconducteur d'une résistivité de 1200 à 2500 ohm.cm ce que l'on obtient par introduction dans sa formule de 18 à 20% vol. de carbone dispersé. 1E outre, pour augmenter la résistance mécanique il ne faut pas utiliser de carbone dispersé en particules de dimensions inférieures à 1 micron. Comme le montre le tableau 5 la teneur du matériau en carbone dispersé accroît légèrement sa résistance aux chocs par comparaison aux bétons de coSruction ordinaires. On fabrique généralement les éléments chauffants électriques en matériau suivant l'invention en couches multiples. On interpose une couche de matériau électroconducteur entre des couches d'autres matériaux, les couches extérieures de 11 élément chauffant sont confectionnées en isolant électrique thermostable et sont destinées à assurer la sécurité de ltouvrage quant à l'électrocution. Pour les fabriquer on pose sur la surface de l'ouvrage une couche isolante et on applique le traitement subséquent tel que le séchage ou la cuisson.Les couches qui sont contigues à la couche électroconductrice, c'est-à-dire à l'élément chauffant proprement dit, peuvent exercer des fonctions variées, notamment celle d'une couche porteuse qui encaisse toutes les charges mécaniques, celle d'une couche accumulant l'énergie thermique pour le compte de sa chaleur spécifique et restituant ensuite cette chaleur au milieu ambiant lorsqu'on débranche l'élément chauffant du circuit électrique. Dans la fabrication de ces éléments chauffants les caractéristiques thermiques des matériaux utilisés jouent un rôle important. Au cours de la construction des éléments chauffants à partir des matériaux suivant l'invention on introduit des électrodes métalliques dans la couche électroconductrice. Ces électrodes peuvent servir simultanément d'armature (ferraillage) transversale de l'ouvrage. Les critères électriques, thermiques et physico-mécaniques des compositions utilisées pour l'obtention des éléments chauffants subissent des essais sur des éprouvettes ayant une forme cubique de 7 et de 10 cm de c8té, une forme prismatique de 4X4x16 cm ou une forme cylindrique de 5 cm de diamètre et de 5 cm de hauteur. En outre on effectue les essais sur des modèles d'éléments chauffants de forme géométrique variée et de dimensions variées en conformité avec leur usage. Les exemples de compositions destinées à la fabrication d'éléments chauffants et les résultats de leurs essais sont réunis dans le tableau 6. Ainsi que le montre le tableau 6 les éléments chauffants sont fabriqués à partir de compositions dans lesquelles on peut mettre en oeuvre comme liant silicate : le ciment, le verre soluble et un mélange de ciment et de verre soluble. La résistivité des matériaux électroconducteurs, comme dans les exemples cités, est fonction des rapports volumiques des constituants utilisés et, avant tout, de la concentration en carbone dispersé. Leur thermostabilité est définie par les critères des liants silicates utilisés à l'état solide : en cas de ciment elle est de 1500C ; en cas de verre soluble, elle est de 300 à 4000C ; en cas de liant composé d'un mélange de ciment et de verre soluble, elle est de 25000. En outre la thermostabilité du matériau électroconducteur dépend fortement de la thermostaliirité et des caractéristiques thermiques du carbone dispersé. O Ciment portl snd ou $ Z g ciment de Zitier, o I CO I eS charge de rupture à M - | des matriatix la f~a compression essais 1. 400 If/cm2 o CD ld o r o de masse de de gXcm3 Pi 1 CD S CD CD H 'a > o H CD CD . 4 > ci ci a > a > O CD Carbone dispersé en o rd particules dispersé en e o o a > ON CD CD particule O de o moins SD H CDCD -J 0\ H 5 oh H'CD I r de de P1 3 microns \ CD(n a rH.HO 4 > a > S 0 CD a > Pi O | -Carge diélectrique O PiO 4 > Q H PiN OCDcc HO O CD 50 I rC e CD S particules de OO HCD4 > o CD CD OH a > bno .H 1 a > CD l 4 > CD kPi H kO mm ld a > CDa > k H0 a > 4 > a > Y CD CD a > fr ~ O a > PI | }Bau ~ ~ I o 7 - 16,4 39 17,6 450-550 200 150 1.48.10 îo.îo îî,a.12 W 2. 18,6 9,0 17,8 o 12,6 300 150 sistivité, ohm.cm ohm.em 3. o 30 20 50 - 20 150 300 1.48.10 6.1O 12.3.102 Charge de rupture à Ul xn la compression, o o o kg:e/cma o U1 xn Ehermostabilité, o o o C m CoeffieZent de trans- ss (D ao mission thermique de - SD o o surface (montage cmF vertical) w/cm2 . ( gb (local fermé) m at s o ()oef:eicient de tempé w~ o rature de la sD 42 resietaslce, 1 xn Ehaleur spécifique, O o) J/cm3.o o re o Tableau 6 La chaleur spécifique des matériaux électroconducteurs est une fonction additive de la chaleur spécifique des constituants qui entrent dans leur composition. les résultats cités dans le tableau 6 ont été obtenus en utilisant comme charge diélectrique le sable quartzeux. Quand on emploie comme constituants de départ des matériaux identiques la chaleur spécifique de la composition, même lorsqu'on emploie des liants silicates de types différents prend des valeurs sensiblement voisines (cf. le tableau 6). Les écrans électrostatiques fabriqués en matériau suivant l'invention, pour la gamme aceoustique des fréquences d'ondes électromagnétiques, sont fabriqués sous forme d'enduits appliqués à la surface des murs sur armature en forme de treillis à mailles de 10 à 20 cm par un procédé communément utilisé dans la construction. le pouvoir de blindage des enduits de ce genre en tant qu'écrans en matériau électroconducteur est fonction des dimensions des particules de carbone dispersé qui entre dans sa composition. On prend pour la concentration volumique du carbone dispersé dans le cas considéré une valeur beaucoup plus élevée que dans les cas précédents. Dans certains cas à la place de charge diélectrique ou une partie de cette charge, on introduit dans la composition du carbone pulvérulent en particules de 0,15 à 0,5 mm. les essais des caractéristiques électriques du matériau suivant l'invention s'effectuent sur des éprouvettes cylindriques de 5 cm de diamètre et de 5 cm de hauteur. Les caractéristiques physico-mécaniques (la charge de rupture à la compression) est déterminée sur des éprouvettes en forme de cube de 7 et de 10 cm de c3té ainsi que sur des éprouvettes prismatiques de 4x4x16 cm. Le pouvoir de blindage des enduits suivant l'invention est déterminée par fabrication de panneaux en deux couches de 100x100 cm. l'une des couches du panneau est porteuse et se fait en béton courant de 5 à 7 cm d'épaisseur, alors que la deuxième couche fait office de blindage. Elle est exécutée en matériau suivant l'invention sur armature métallique : un treillis à mailles de 10 à 20 cm, en couche de 3 à 5 cm d'épaisseur. En partant de ces panneaux avec bouchage (obturation des joints aux anglet on construit une structure fermée sur laquelle on pratique les mesures sur le pouvoir de la composition choisie du matériau électroconducteur. Les exemples de compositions du matériau suivant l'invention pour 11 obtention des enduits de blindage et leurs résultats d'essais sont résumés dans le tableau 7. Tableau 7 Compositions des matériaux de départ Résultats des essais aiment Verre Carbone Charge Eau Résisti- Charge Gamme de port- soluble dispersé di- vité, de rup- fréquen- land sodique en parti- élec- ohm. cm ture à ces ar de cules tri- la com- rêtées, masse infé- que pres- (écra- spécifi- rieures sion, sées) que 1,32 à 3 kgf/cm2 kHz gJcm microns %,vol. %,vol. %,vol. %,vol. %,vol. 13,1 3,3 32,6 16,2 34,8 5 30 20 16 - 32 17 35 10 30 22 8,9 - 44,4 8,7 38 2 à 3 20 50 Comme le montre le tableau 7 la valeur de la résistivité du matériau électroconducteur ne dépasse pas 10 ohm.cm. La gamme de fréquences arrêtées (écrasées) s'élargit au fur et à mesure de l'accroissement de la concentration volumique et de la finesse du carbone dispersé, mais ne dépasse pas pour~les compositions citées dans I1 exemple 50 kHz. entant donné qu'aucune exigence particulière n'est imposée à la résistance mécanique des matériaux utilisés dans les enduits de murs, la résistance de 20 à 30 kaf/cm2 acquise peut être considérée comme suffisante. Les enduits de blindage peuvent être teintés par des pigments à base de calcaire ou par des peintures ou vernis afin d'acquérir la présentation nécessaire. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux compositions et matériaux qui viennent d'être décrits uniquementà titre d'exemples limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Matériau électroconducteur à résistivité ajustable constitué par une composition de carbone dispersé, de charge (granulat) diélectrique et de liant, caractérisé en ce que le carbone dispersé contient des particules de différentes dimensions inférieures à 3 microns uniformément distribuées dans la composition de la charge diélectrique et de liant qui. est un liant à base de silicate, lesdits constituants étant pris dans les proportions suivantes : carbone dispersé de 6,75 à 85fiv vol., charge diélectrique de 1 à 60 vol., liant silicate de 7 à 85% vol. 2. Matériau électroconducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prend le ciment comme liant silicate. 3. Matériau électroconducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prend comme liant silicate un mélange de verre soluble sodique de masse spécifique 1,32 g/cm3 et de fluosilicate de sodium qui entre pour 9 à 40% vol. dans le volume global de la composition. 4. Matériau électroconducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prend comme liant silicate un mélange de ciment et de verre soluble sodique qui entre dans la proportion maximale de 305E vol. du volume global du liant. 5. Matériau électroconducteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu!il contient, comme carbone dispersé, le charbon graphité dont la température de traitement ne dépasse pas 17000C et à dimensions de particules-inférieures à 3 microns. 6. Résistance caractérisée en ce qu'elle est fabriquée en matériau suivant l'une quelconque des revendications 3 ou 4-. 7. Conducteur de terre caractérisé en ce qu'il est fabriqué en matériau suivant la revendication 2. 8. Conducteur de terre caractérisé en ce qu il est fabriqué en matériau suivant la revendication 2. 9. Plancher (revêtement) électroconducteur caractérisé en ce qu'il est fabriqué en matériau suivant la revendication 2 pour l'évacuation de l'électricité statique. 10.Elément chauffant électrique caractérisé en ce qu'il est fabriqué en matériau suivant l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4. 11. Enduit de blindage électrostatique pour locaux caractérisé en ce qu'il est executé en matériau suivant l'une quelconque des revendications 2 ou 4.