Brevet FR2392791A1 — publié le 19781229

La présente invention concerne les matériaux cellulaires, et plus particulièrement les mortiers cellulaires. On connatt les grands avantages apportés par les mortiers cellulaires : très bonne isolation thermique, absence de fissuration, faible coefficient de di latation thermique, etc... Actuellement la majeure partie de ces mortiers est fabriquée par voie chimique. On mélange sable - ciment - chaux, on ajoute de la poudre d'aluminium, et le dégagement dthydrogène qui en résulte conduit au mortier cellulaire. Une autre façon d'obtenir un mortier cellulaire consiste à brasser le mortier avec un agent moussant. Pans son principe, cette méthode de fabrication des mortiers cellulaires (jusqu'à des taux d'expansion de cent pour cent, c'est-à- dire cent litres d'air pour cent litres de mélange initial) est très simule Vendant la fabrication du mortier normal, on ajoute'8 celui-ci un agent tensioactif (par exemple du type aUryl - carvi - sulfonate)et sous l'effet du brassage, des bulles se forment dans le mélange. I1 est reconnu que les mortiers cellulaires fabriqués de cette dernière façon sont meilleurs que ceux fabriqués à la poudre d'aluminium (à même dosage en ciment ils sont plus résistants et à résistance égale ils sont plus légers). Cependant leur développement n'a guère dépassé le niveau du laboratoire. En effet, sur le plan pratique leur mode de préparation actuelle conduit à deux inconvénients majeurs 1 ) la cadence de préparation est beaucoup plus faible que celle d'un mortier classique ou cellulaire à la poudre d'aluminium : à chaque gâchée l'occlusion d'air par brassage demande plusieurs minutes complémentaires.A fortiori si l'on veut obtenir de forts taux d'expansion (supérieur à cent pour cent de façon à abaisser le coefficientn) ) chaque gâchée prendra plus d'une dizaine de minutes. 20) même lorsque tous les constituants sont bien dosés, le taux d'air occlus est inconstant : il dépend trop fortement du temps d'agita tion, de la vitesse de rotation, de la consistance des mélanges, etc. ... En effet une partie non prévisible des bulles formées par agitation vient crever en surface, créant ainsi une inconstance dans le taux de bullesrésiduelles. Dans un mortier classique chaque constituant est dosé avec soin de meme dans le béton cellulaire à la poudre d'aluminium, on sait que huit cent quarante grammes d'alu minium libèreront un mètre cube de gaz hydrogène.Au contraire dans les mortiers cellulaires à gaz incorporé par brassage, l'air n'est pas dosé et pourtant ce paramètre est des plus important puisqu'il conditionne à la fois la résistance et le coéfficient h En présence de ces inconvénients, il a été imaginé d'introduire dans le mortier une mousse à liteau réalisée extemporanément à l'aide d'un canon à mousse. Mais les résultats et les inconvénients sont sensiblement les mêmes, notamment l'incorporation de cette mousse à l'eau de densité inférieure à 0,01 dans un mortier de densité supérieure à 1,5 est une opération des plus longues, opération pendant laquelle une partie des bulles crèvent en surface. L'invention vise à remédier à ces inconvénients et à obtenir des mortiers cellulaires de qualité constante prédéterminée, selon un procédé de fabrication rapide. Le procédé, objet de l'invention, est caractérisé en ce que dans un mortier (ou autre matériau), sortant d'une fabrication classique, on insuffle de l'air (ou gaz) sous pression en quantité prédéterminée et que, simultanément, on agite le dit matériau dans des conditions telles que l'air insufflé ne puisse s'échapper. L'agitation se fait en vase clos et/ou sous pression. L'installation pour la mise en service du procédé, comporte uneinstalla tion classique à laquelle on ajoute une chambre close, résistant à la pression, an;L- EU, nie d'un agitateur et d'une arrivée dtair sous pression. Cette chambre peut être complètement close et conçue pour la fabrication de quantités successives prédéterminées de mortier cellulaire ou au contraire, elle peut être partiellement ouverte (chambre tunnel, et autre) et adaptée pour la fabrication en continua. Dans la fabrication classique on utilise des agents tensio-actifs que l'on utilise aussi dans le présent procédé. L'agent peut être incorporé dans le mortier avant ou après son introduction dans la chambre sous pression. L'agent tensioactif peut etre mis sous brouillard et incorporé à l'air insufflé sous pression. Selon cette technologie nouvelle en matière de mortiers cellulaires la) l'air est dosé (par exemple par un rotamètre) avant d'être introduit dans le mortier. 20) Pour éviter toutes déperditions d'air, celui-ci est introduit en vase clos, opération qui, de ce fait, steffectue sous pression. Ainsi, les produits fabriqués ont une qualité constante prédéterminée. Dans cette préparation en vase clos, selon l'invention, pratiquement aucune bulle ne peut venir crever en surface. On retrouve donc dans le mortier cellulaire exactement la quantité d'air que l'on y a introduite, celle-ci étant mesurée par un débi+ mètre quelconque (par exemple un rotamètre). Il est enfin à noter que ce système sous pression en vase clos est compatible avec tous les types d'agent moussant (alkyl aryl, non ioniaues, protéides ou protéines, etc....) et qu'il permet même de les utiliser à plus faible dosage. La vitesse d'expansion est également accrue. On sait en effet, d'après la Loi de IAPLACE, qutil existe une différence de pression entre les bulles et le milieu continu liquide : 4A P=7 (A étant la tension superficielle de la phase liquide et le diamètre des bulles gazeuses). Ainsi dans un mortier de ciment ou similaire, la pression interne des bulles de deux microns est de 1,5 bars, celle des bulles de cinq microns de 0,6 bars etc.... En agitation classique à l'air libre il faut donc dépenser de l'énergie (énergie de brassage) pour créer cette pression interne des bulles et c'est ce qui explique le temps nécessaire pour l'expansion. Par contre dans le processus, objet du présent brevet, le gaz arrivant déjà sous pression dans le mélange, son occlusion est beaucoup plus rapide. Cette constatation permet de travailler en continu. Pour expliciter ce procédé de fabrication en continu selon l'invention, il est donné ci-après un exemple de réalisation en référence au dessin annexé. Le mortier étant préparé classiquement en 1, il est envoyé en continu à l'aide d'une pompe à vis 2 dans une chambre sous pression 3 contenant un agitateur rotatif 4 (appareil classique intitulé généralement agitateur de conduite), et une tubulure 5 en partie basse qui permet l'insufflation en continu de l'air sous pression. Le mortier aéré est évacué en 6 également en continu. Que ce soit en fabrication discontinue ou continue, la quantité d'air introduite dans la chambre correspond au taux d'expansion désiré. Et puisque l'occlusion d'air se fait en vase clos, sans possibilité de perte, le mortier sort de la chambre de mélange au taux d'expansion prévu. Pendant la préparation, un agent tensio-actif est avantageusement ajouté à un point quelconque du circuit, ce point pouvant être : - Le malaxeur à mortier. Dans ce cas le tensio-actif sera ajouté en fin du mélange de façon à ce aue la cuve ne déborde pas par suite d'un début de moussage. - Dans la conduite reliant la pompe à la chambre sous pression. - Par pulvérisation dans l'air comprimé. En comparant cette technologie aux technologies classiques, on voit que, outre la constance de la fabrication (puisque l'air est dosé et ne peut s'échapper) ce procédé améliore grandement la cadence de fabrication. Dans une installation préparant du mortier classique à la cadence de dix mètres cubes heure, si l'on réalise l'expansion suivant la méthode classique, pPr suite du temps d'expansion par brassage, la cadence tombera à moins de trois mètres cubes heure. Au contraire avec le système de l'expansion en continu sous pression, selon l'invention, la cadence sera doublée et on sortira vingt mètres cubes heure; c'est-à-dire environ sept fois plus qu'en traditionnel. Il est à noter que plus on cherche un taux d'expansion élevé, plus la cadence de production l'est aussi, alors que c'est l'inverse en système traditionnel. De même on peut très bien obtenir sans difficulté des taux dtXxpansion allant jusqu'à six cents ou sept cents pour cent. En effet, comme le mortier est sous pression dans la chambre de mélange, les bulles d'air ont un volume réduit (Loi de MARIOTUE) et on peut donc en introduire beaucoup plus. Le procédé est également compatible avec des liants hydrauliques autres que le mortier de ciment, à savoir de façon non limitative le ciment pur, le ciment additionné de charges diverses (cendres, pouzzolanes, argiles diverses, colloïdes minéraux ou organiques), les mélanges chaux-ciment, le plâtre, l'anhydrite, etc.... L'invention porte aussi, bien entendu, sur les mortiers cellulaires (ou autre matériau cellulaire), obtenus selon les caractéristiques du procédé. En particulier les mortiers obtenus ne comportent pratiquement pas de bulles crevées en surface. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de mortier (ou autre matériau) cellulaire à partir de matériau classique, caractérisé par le fait qu'on insuffle de l'air (ou autre gaz) sous pression en quantité prédéterminée dans le dit matériau tout en l'agitant dans une atmosphère également sous pression. 2. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisée en ce que 1 1installation classique est complétée par une chambre close résistant à la pression dans laquelle se trouve un agitateur et ltarrivée d'air sous pression. 3. Procédé de fabrication de mortier ou autre matériau cellulaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, áractérisé en ce que le matériau de fabrication classique est introduit dans une chambre sous pression contenant un agitateur, et que dans cette chambre est insufflé de l'air égalament sous pression. 4. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité d'air est dosée avant d'être introduite dans le mortier. 5. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la production de mortier cellulaire s'effectue en continu sous pression. 6. Mortier cellulaire obtenu selon llune quelconque des revendications précédentes, caractérisé an ce que la quantité d1 air contenue dans le mortier correspond à celle introduite. 7. Mortier cellulaire selon la revendication 6, caractérisé en ce que sa surface ne comporte pratiquement pas de bulles crevées.