Brevet FR2333760A1 — publié le 19770701

La présente invention concerne-des agrégats légers utilisés comme matériaux de construction et elle concerne un procédé de fabrication de ces agrégats. Diverses recherches sur la mise en oeuvre d'agrégats légers utilisant des matières plastiques cellulaires, ont été effectuées dans de nombreux pays et par de nombreuses institutions, en Corée également. Toutefois, les recherches n'ont pas débouché sur une mise en oeuvre pratique jusqu' a présent. Le demandeur a trouvé que, de façon surprenante, quand des terres ayant une certaine viscosité (des terres de type argileux , telles que l'argile figuline, le kaolin, l'argile réfractaire, la bentonite, la muscovite, l'hydromica, etc... appartenant aux minéraux argileux, la kaolinite, la montmorillonite et les illites) étaient utilisées comme matériaux d'adhérence, la dureté des agrégats légers était grandement améliorée. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe d'une particule de l'agrégat montrant un noyau en matière plastique, une couche intermédiaire d'argile et une couche de mortier de ciment la recouvrant; et La figure 2 représente une vue partielle,en coupe,de la particule illustrant le mélange des couches d'argile et de mortier de ciment. La présente invention concerne les agrégats légers et le procédé pour former la couche intermédiaire pour permettre l'adhésion des composants de l'agrégat. Depuis l'apparition des matières plastiques cellulaires (un type bien connu étant le polystyrène), diverses recherches ont été effectuées pour mettre en oeuvre des agrégats légers et isolants thermiquement utilisant des matières plastiques cellulaires de façon continue dans de nombreux pays et également dans de nombreuses institutions en Corée. Toutefois, les recherches n'ont pas débouché sur une utilisation pratique jusqu' à présent. Ceci est du au fait qu'ils ne présentent pas d'intérêt sur le plan économique et d'utilité, du fait du prix élevé des pâtes (pâtes d'origine synthétique, pâtes naturelles, etc...) qui sont nécessaires pour faire adhérer ensemble des matières hétérogènesrtelles que des matières plastiques cellulaires et du mortier de ciment et également du fait de l'impossibilité de produire en masse de tels agrégats à cause des difficultés de fabrication.Même si les pâtes susmentionnées sont utilisées il subsiste les difficultés suivantes Premièrement, du fait que la surface glissante des ma trières plastiques cellulaires ne peut être recouverte de pâte en quantité désirée, et que l'élasticité de la pâte est grandement dégradée, les petites particules minérales qui adhèrent sur la ma trière plastique ne peuvent être appliquées que sur une couche très mince. Ainsi, la couche de surface a une dureté médiocre et peut être détériorée ou désagrégée par le frottement ou le choc des agrégats entre eux, lors de leur cuisson ou de leur convoyage. Deuxièmement, un temps très long est nécessaire pour cuire les agrégats, du fait que les pâtes susmentionnées enrobent les particules de ciment quand la surface extérieure des matières plastiques cellulaires est recouverte de mortier de ciment, et ceci empêche l'infiltration d'eau (H20) et de gaz carbonique (C02) dans le ciment pendant la cuisson. Troisièmement, dans le cas où les pâtes sont séchées, la couche de mortier de ciment se contracte et subit d'importantes variations de volume. Ces variations affaiblissent la résistance du ciment. Bien qu'un effort ait été fait pour mélanger les matières plastiques cellulaires et le mortier de ciment sans utiliser les pâtes susmentionnées comme adhésif, il a été impossible d'employer les agrégats obtenus sauf dans un cas particulier, du fait que la résistance de la structure a été affaiblie par les faibles vibrations de cette structure pendant la cuisson. Tous les faits qui précèdent proviennent des résultats d'essais de fabrication. Afin d'éliminer ces faiblesses de structure et ces dif ficultés de fabrication, la présente invention utilise comme pâtes, des terres visqueuses directement en suspension dans 11 eau, à l'état de pâte, en quantité allant de 50 à 99 % d'eau par rapport à l'argile, selon le procédé classique, sans employer de pâtes synthétiques ou naturelles et l'on applique les pâtes directement sur la surface des matières plastiques cellulaires. Les terres visqueuses ayant une bonne adhésion comprennent les argiles (telles que l'argile commune, l'argile figuline, l'argile pour briques, le kaolin, l'argile réfractaire, la bentonite, la latérite, le loess, le lehm, l'argile lacustre, l'argile marine et l'argile compoundée). Pour accroltre la dureté des agrégats, une petite quantité d'hydroxyde de calcium de sable, de ciment, ou de silicate de sodium, peut être ajoutée à la terre. Les minéraux des kaolinites, des montmorillonites et des illistes, qui sont composés de petits cristaux formant les composants de la terre visqueuse ont une cohésion qui montre l'état d'équilibre assuré par l'attraction ou la répulsion électrostatique des atomes dans les réseaux cristallins comme la liaison ionique, la liaison covalente, la liaison métallique et les forces de Van der waals. C'est la caractéristique de la présente invention de mieux utiliser la plasticité et l'adsorption particulière des terres visqueuses assurées par cette cohésion. Théorie de la plasticité La théorie de l'attraction particulaire est ancienne, mais il est difficile de montrer comment deux particules portant la même charge nulle peuvent s'attirer. La double couche diffuse, toutefois, indique qu'une distance d'équilibre est possible entre particules; si elles sont plus proches, il existe une répulsion, mais si elles sont plus éloignées, il existe une attraction. Plus récemment, on a pensé que les forces de Van der waals pouvaient jouer un rôle dans l'attraction des particules (F. H. Norton, Fine Ceramics Technology and application, pages 140-141, publié par McGraw-Hill (1970). Adsorption : La surface de tout solide est plus active que sa par tie interne et tend donc à attirer non seulement des ions mais des molécules tout entières. En général, plus la molécule ou l'ion sont gros et complexes, plus ils sont fortement absorbés (W. E. Worral, Raw Materials, pages 34-35,publié par Maclaren and Sons Ltd., (1964). Bien qu'on puisse penser que l'application d'un revêtement contenant seulement du mortier de ciment directement sur des matières plastiques cellulaires est possible, le mortier de ciment, lorsque le temps passe, présente une activité de coagulation, mais il a une faible viscosité. Par conséquent, l'adhésion de mortier de ciment sur la surface de matières plastiques cellulaires est difficile à obtenir. Même s'il y adhère, il est détruit et se détache de la surface de la matière plastique après un faible déplacement pendant sa cuisson ou son convoyage. Des résultats d'essais d'adhésion dans lesquels des pâtes à base de terres et des pâtes à base de-ciment ont été appliquées sur la surface de matières plastiques cellulaires sont portés ci-après: Essai nO 1 Sur la surface d'un corps sphérique de matière plastique cellulaire, des pâtes à base de ciment fabriquées en mélangeant 30 g de ciment et 18 g d'eau et des pâtes à base d'argile fabriquées en mélangeant 30 g d'argile commun de Corée et 18 g d'eau ont été appliquées, sous forme de revêtements séparés et, successivement, d'autres mortiers de ciment ont été appliqués, sous forme de revêtements sur la surface revêtue de pâtes de ciment de la matiere plastique et sur la surface revêtue de pâtes formées de terra de la matière plastique. Le ciment peut avoir une certaine viscosité lorsque la coagulation se produit, mais sa viscosité, pendant la première étape d'hydratation, n'est pas suffisante pour le faire adhérer à la surface de la matière plastique, tandis que les terres visqueuses ont une viscosité suffisante pour adhérer sur la surface de la ma tière plastique pendant la première étape d'hydratation et présentent une excellente propriété d'adhérence de surface. Le second revêtement de mortier de ciment, appliqué sur la couche extérieure du noyau de matière plastique revetu des pâtes à base de terres était ainsi possible. Essai n0 2 Pour supporter l'essai ci-dessus, un essai de viscosité des pâtes à base de ciment et des pâtes a base de terres (essai d'écoulement de H. Wagner) et un essai d'adhérence dans l'eau ont été effectués; les résultats ont été les suivants Essai de viscosité Essai d'écoulement de H.Wagner sur une plaque de verre inclinée à 450C Echantillons Distance d'écoulement Pâtes à base de ci ment (ciment) + (eau) 17 cm 30 g + 15 cm (ciment) (eau) 3 33 cm 30 g + 18 cm Pâtes à base d'argile (argile) (eau) 3 1 cm 30 g + 15 cm (argile) (eau) 15 cm 30 g + 18 cm Essai d'adhésion dans l'eau Deux types de noyaux sphériques en matière plastique revêtus de mortier de ciment et de terre ayant une viscosité identique à celle de l'essai n 1 ont été mis à flotter dans de l'eau et on a observé les degrés de séparation. Les mortiers de ciment adhérant sur la matière plastique se sont séparés au moment où ils ont été mis à flotter dans l'eau. Les pâtes de terres adhérant sur la matière plastique ne se sont pas séparées au moment où l'agré- gat a été mis à flotter dans l'eau, mais, après environ 10 à 20 minutes, elles se sont lentement séparées de la matière plastique. Les résultats ci-dessus montrent que les pâtes à base de terres présentent une forte viscosité et une bonne propriété à retenir l'eau, leurs propriétés d'adhésion sur des noyaux sphériques de matière plastique cellulaire sont excellentes. Compte tenu des résultats (1) et (2), quand les noyaux de matières plastiques cellulaires (1) ont été revêtus de pâtes à base de terre en utilisant une machine d'application de revêtements connue cru en étantimmergés dans des pâtes à base de terre, la couche de pâte de terre (2) s'est formée. Quand on désire des agrégats légers et résistants une couche de pâte à base de terre pouvant être cuite est appliquée et quand on désire que les agrégats soient légers et assurent une bonne isolation thermique,du mortier de ciment est appliqué sur la surface de la couche de pâte de terre pour former une couche de ciment (3). A ce moment, entre la couche de terre (2) et la couche de mortier de ciment (3) des parties du mortier de ciment pénètrent dans la couche de terre et, donc, ces deux couches s'interpénètrent fortement pour former une couche mélangée ou mixte de ciment (4). La présente invention mise en oeuvre de la manière décrite ci-dessus, a permis d'éliminer complètement les défauts provoqués par l'emploi de tout autre adhésif, tel que des adhésifs synthétiques ou naturels, dans la fabrication des agrégats. En outre, la dureté et la force d'adhésion de la couche intermédiaire d'adhésif sont excellentes. La présente invention permet également de produire et de fournir des agrégats à faible prix, du fait de l'utilisation des pâtes formées de terres faciles à obtenir et abondantes dans de nombreux endroits dans le monde. EXEMPLE 1 Pour fabriquer des agrégats legers et isolants thermiquement, 80 % en poids de terre visqueuse, 10 % en poids de poudre de ciment, 4 % en poids de sable, 4 % en poids d'hydroxyde de calcium et 2 % en poids de silicate de sodium ont été mélangés et, à ce mélange, une quantité appropriée d'eau (environ 60 % en volume de tous les composants) a été ajoutée et mélangée pour former une pâte. Du ciment de Portland ajouté à la pâte susmentionnée empeche l'affaiblissement de la couche de terre quand l'agrégat absorbe l'eau (H20) et l'hydroxyde de calcium empêche également l'affaiblissement de la résistance de la couche de terre en empêchant l'adsorption excessive d'eau (H20). Le sable et le silicate de sodium réduisent le taux de retrait pendant la cuisson. Ils peuvent être utilisés correctement en fonction de la viscosité de la poudre de terre. La pâte obtenue au cours du mélange susmentionné a été d'abord appliquée sous forme de revêtement sur la surface de noyaux de matières plastiques cellulaires par l'emploi d'une machine de revêtement connue, et du mortier de ciment a été ensuite ap pliqué sur la couche de terre avec la même machine de revêtement connue, ou une autre machine. Puis, après cuisson, les produits finaux (agrégats) ont été obtenus. EXEMPLE 2 Pour fabriquer un agrégat léger, 96 % en poids de terre visqueuse, 2 % en poids de sable et 2 % en poids de silicate de sodium ont été mélangés et une quantité appropriée d'eau (60 % en volume de tous les composants) a été ajoutée et mélangée pour former une pâte. La pâte obtenue au cours de ce mélange-a été d'abord appliquée sur la surface de noyaux de matière plastique cellulaire en employant une machine de revêtement connue, de la terre pouvant être cuite a été ensuite appliquée sur la couche de terre avec la même machine, ou une autre machine connue. Puis après séchage, les agrégats ont été cuits pour obtenir les agrégats finaux. EXEMPLE 3 Pour obtenir une pâte visqueuse de terre ayant une vis cosité insuffisante, une terre ayant une viscosité insuffisante et une matière minérale fine, par exemple, du kaolin, de la terre blanche, du kieselguhr, de l'hydroxyde de calcium, de la poudre de pierre, du charbon brûlé, etc... ont été mélangés avec environ 50 % en poids de terre ayant une bonne viscosité. Puis, une quantité appropriée d'eau (environ 70 % en volume de tous les composants) a été ajoutée au mélange susmentionné et agitée, et au mélange susmentionné, 20 % en poids de ciment et 4 % en poids de silicate de sodium ont été ajoutés, et une quantité appropriée d'eau (environ 70 % de volume de tous les composants) a été ajoutée pour obtenir une pâte. La pâte ci-dessus a été appliquée sur la surface de noyaux de matières plastiques, en employant une machine de revêtement connue. EXEMPLE 4 94 % en poids de terre pouvant être cuite, 4 % en poids d'hydroxyde de calcium et 2 % en poids de silicate de sodium ont été mélangés et, au mélange, une quantité appropriée d'eau (environ 50 % en volume total du mélange) a été ajoutée et mélangée pour obtenir une pâte. Quand la pâte a été appliquée sur la surface de la matiè- re plastique, la matière plastique revêtue a été séchée et cuite pour obtenir des agrégats. Les agrégats fabriqués par la présente invention sont tels que de l'air est admis à l'intérieur des agrégats et, donc, ils sont élastiques et flexibles, comme les pneumatiques de voiture. Ces agrégats jouent, par conséquent, un rôle dans des produits finaux non armés de barre de fer et maintiennent une excellente résistance des produits finaux fabriqués. En particulier, le poids des produits fabriqués en employant des agrégats selon la présente invention, est réduit de 20 à 30 % (en poids) du poids total. Les coûts de fabrication et de transport des produits sont réduits, compte tenu de leur faible poids. Du fait que les produits fabriqués en utilisant les agrégats de la présente invention ont un taux d'adsorption d'humidité plus faible ,ils évitent la variation de poids d'une construction ou d'une structure de par eux-mêmes dans une large mesuretquand il pleut beaucoup. Du fait que les présents agrégats et le mortier de ciment sont mélangés uniformément, la résistance de la structure et une mauvaise distribution du poids sont évitées. Des fissures sont évitées en hiver du fait que la condensation de surface provoquée par une variation soudaine de température en hiver n'est pas possible. La destruction par la contraction et la dilatation est évitée du fait de l'élasticité des agrégats.Une grande isolation thermique efficace permet d' économiser du carburant en hiver dans les régions froides et de l'électricité pour le conditionnement d'air en été ou dans les régions tropicales. Les agrégats utilisés permettent d'économiser les agents d'étanchéité à l'eau, le ciment, le sable, le gravillon, et les barres de fer pour la construction. Du fait que les agrégats, selon la présente invention, ont pour effet d'empêcher les vibrations, des moyens d'isolation phonique ne sont pas nécessaires. Le bâtiment, ou la structure realisés en utilisant le présent agrégat interceptent la circulation thermique entre l'intérieur et l'extérieur et l'agrégat selon la présente invention a un effet de barrière à l'humidité élevé, et il est bon pour la santé. Des résultats d'essais de compression de briques de ciment fabriquées en employant les présents agrégats sont indiqués ci-après Classe A Un mortier de ciment préparé en mélangeant du ciment et du sable dans un rapport de 1 à 4 et en ajoutant de l'eau au mélange a été mélangé avec 40 % en poids d'agrégat selon la présente invention. Ce mélange a été moulé pour former des briques et cuit pour obtenir des briques finies. Le poids moyen d'une brique était de 1,800 kg (poids moyen d'une brique ordinaire : 2,4 kg), et un allègement de 25 % en poids par rapport au poids total a été obtenu. Classe- B Un mortier de ciment préparé en mélangeant du ciment et du sable dans un rapport de 1 à 7 et en ajoutant de l'eau au mélange a été mélangé à 50 % en poids d'agrégat selon la présente invention qui n'était pas cuit. Le mélange a été moulé pour former des briques et cuit pour obtenir les briques finies. Le poids moyen d'une brique était de 1,6 kg (poids moyen d'une brique ordinaire : 2,4 kg) et un allègement de 35 % en poids d'allégement par rapport au poids total a été obtenu. Relevé des données d'essai Expérimentateur : Laboratoire National de Construction de Corée Article : Briques de ciment fabriquées avec les agrégats de la présente invention. Echantillon N Dimensions de l'échan Résistance à la rup tillon ture (cm) Résistance Résistance à la com- à la fle pression xion . kg/cm2 kg/cm2 Classe A Br-l 21 x 9,8 x 5,9 99 Br-2 21,1x 10,2 x 5,8 88 Br-3 21,1 x 9,9 x 5,8 124 Br-4 21 x 10 x 5,9 123 Br-5 21,1x9,9x5,9 153 Classe B Br-l B 20,7 x 9,7 x 5,9 34 Br-2 20,8 x 9,7 x 6,1 29 Br-3 20,7 x 9,9 x 5,8 34 Br-4 20,9 x 9,8 x 5,9 36 Br-5 20,6 x 9,8 x 5,9 59 La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Agrégats légers fabriqués en appliquant un mélange adhésif liquide sur des noyaux sphériques de matière plastique cellulaire, caractérisés en ce que le mélange adhésif liquide est fabriqué en mélangeant 60 à 99 % de terre visqueuse, O à 20 % de ciment de Portland, O à 6 % de sable, O à 10 % d'hydroxyde de calcium et O à 4 % de silicate de sodium avec une quantité appropriée d'eau. 2 - Matériaux de construction fabriqués en mélangeant les agrégats légers selon la revendication 1, à du mortier de ciment et en les cuisant. 3 - Procédé de fabrication d'agrégats légers par l'application d'un mélange adhésif liquide sur des fragments sphériques de matière plastique cellulaire, caractérisé en ce que le mélange adhésif liquide est produit en mélangeant 60 à 99 % de terre visqueuse, O à 20 % de ciment de Portland, O à 6 % de sable, O à 10 % d'hydroxyde de calcium et O à 4 % de silicate de sodium avec une quantité appropriée d'eau. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la terre visqueuse est utilisée comme adhésif pour fabriquer les agrégats légers. 5 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que de l'hydroxyde de calcium est utilisé comme composant de l'adhésif pour fabriquer les agrégats légers. 6 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que du silicate de sodium est utilisé comme composant de l'adhé- sif pour fabriquer les agrégats légers. 7 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que du sable est utilisé comme composant de l'adhésif pour fabriquer les agrégats légers. 8 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'une matière minérale appartenant au groupe comprenant le kaolin, la terre blanche, le kieselguhr, l'hydroxyde de calcium, la poudre de pierre et le charbon et leurs mélanges est utilisée comme composant de l'adhésif pour fabriquer les agrégats légers.