Brevet FR2375035A1 — publié le 19780721

L'invention a pour objet un matériau stratifié, notamment pour éléments de construction, ainsi que la méthode de production de ce matériau. Les éléments de construction sont en général produits par un assemblament structurel de matériaux caractérisés par une résistance mécanique et par une élasticité convenablement choisies, de même que par une résistance adéquate à l'action de facteurs extérieurs. Le matériau le plus- souvent utilisé est constitué par un mélange de ciment et d'agrégàt, renforcé par de lXacier sous forme de barres, cordes, cabales et toiles, disposés, en général dans un système tridimensionnel On utilise de plus en plus souvent des matériaux stratifiés, notamment des résines synthétiques et des fibres. de verre qui constituent l'armature disposée, le plus souventp à l'intérieur de ces matériaux. On connais également des matériaux stratifiés à "sandwich" qui comprennent plusieurs couches, dont chacune est formée par un matériau convenablement choisi selon ses propriétés mécaniques, isolantes ou décoratives, le tout fournis sant l'effet final voulu. On connatt aussi un moyen d'augmenter la résistance mécanique des matériaux friables qui consiste à les faire traverser par une armature, comme par exemple dans les bétons armés par une grille en acier ou en fibres de verre0 zizis cette armature augmente seulement la résistance à la traction, restant sans effet sur la résistance à la compression. On connatt également l'effet de l'augmentation de la résistance par suite d'un assemblement de différents matériaux. En effet, les matériaux friables compensent les contraintes de compression, tandis que les matériaux plastiques compensent les contraintes de traction. On sait que cette résistance peut être augmentée par la compression du matériau friable. Cette observation a été mise à profit dans le matériau selon l'invention. On a noté que l'effet de compression du matériau friable peut être obtenu en assemblant ce matériau, sur au moins-une de ses surfaces, avec un matériau fibreux restant à l'état de contraintee On peut, selon la résistance et l'épaisseur voulu-yobtenir un matériau comprenant plusieurs couches de matériau comprimé et de matériau ininflammables, dans l'habitat, le génie industriel, l'architecture agricole, la construction de chaussées, dans les chemins de fer, les chantiers de construction navale, l'industrie minière et de nombreuses autres branches de l'industrie.Son utilisation permet, en outre, d'éliminer ou de diminuer sensiblement la consommation de matières telles que l'acier, le ciment et le bois. Par exemple, les charpentes de combles dans le génie industriel, construites avec le matériau selon l'invention, sont plus de dix fois plus légères que les constructions en béton armé utilisées jusqu'à présent. De même, les supports et les planchers sont au moins cinq fois plus légers. Le tableau ci-dessaus montre dans les colonnes 2 et 3 les différences entre les propriétés du matériau lul-même (2) et du matériau comprimé sur sets deux surfaces avec du tissu en fibres de verre, dont la channe et la trame ont une section de 0,5 cm2/m. -(3) Action Limite de résistance asbeste-ciment asbeste-ciment Observa (éternit) comprimé selon tions l'invention 1 2 3 4 traction 110 kg/cm2 400-1200 kg/cm2 dans les deux sens indépen danment du nom- bre et de la contrainte des fibres de verre Compression sans 520 kg/cm2 520 kg/cm2 flambae dans les deux sens selon la valeur du modu le d'élasticité longitudinale E de l'asbeste ciment Flexion -225 kg/cm2 900 kg/cm2 E=1,7 x 105 2600 kgXcm E=2,1 x 105 3400 kg/cm E=2,7 z 4150 kg/cm E=4.7 x 105 Compression 340 kg/cm 340 kg/cm2 Rayon de-courbure de valeur de la flexion, pour une sécurité couche comprimée de 200 mm ;;nm 300 mm 5 mm d'épaisseur Résistance à la fle xion par chocs, dé terminée sur des plaques 200 x 3000 mm, soutenues librement sur les bords, par lancement d'une sphère en acier de 0,5 kg Epaisseur de la plaque = 5 mm - 1 kg/m. = 8 mm 1 kg/m Module d'élasticité /1,7 - 4,7 / /1,7 - 4,7/ longitudinale x 105kg/cm x 105 k/cm2 Résistance 2,5 fois meilleurhéologique - re que celle de 1' asbeste-ciment Densité 1800 kg/m 1800 kg/m3 apparente fibreux sous contrainte et donc responsable de cette compression, couches disposées alternativement et formant un matériau stratifié dont les caractéristiques de résistance diffèrent sensiblement de celles des différentes couches prises à part, ainsi que de celles des pièces moulées formées par les mêmes couches mais sans que les couches de matériaux fibreux soient à ltétat de contrainte. La mise à profit de l'effet de compression du matériau, par suite de son assemblage superficiel, selon l'invention, avec un matériau fibreux mis en tension d'une façon systématique, permet donc d'obtenir, à partir de matériaux connus, tels que, par exemple le mélange plastique-ciment, l'asbeste-ciment et autres, des matériaux caractérisés par une résistance mécanique très élevée, dépassant celle des produits armés d'une fagon connue par les mêmes materiaux fibreux, par exemple par des fibres de verre dispersées dans toute la masse du produit ou collées sur sa surface mais sans être auparavant tendues. Cet effet de l'augmentation de la résistance mécanique du matériau selon l'invention est remarquable.Il suffit de citer, à titre d'exemple, qu'une plaque d'asbeste-ciment, assemblée sur les deux surfaces avec des fibres de verre nontendues offrait une résistance à la traction égale à 250 kg/cm2, tandis que cette m8me plaque assemblée, sur ses deux surfaces, avec des fibres de verre restant, selon l'invention, à l'état de contrainte, à une valeur proche de la limite de résistance mécanique, offrait une résistance à la traction égale à 1200 kg/cm. Le matériau, selon l'invention, composé d'au moins une couche de matériau constituant un mélange d'agglomérant et d'agrégat, et d'au moins une couche, assemblée superficiellement à la précédente au moyen d'une résine synthétique, de matériau fibreux, en particulier de fibres de verre ayant, avantageusement, la forme d'un tissu, est caractérisé en ce que le matériau fibreux reste à l'état de contrainte, obtenu à dessein. Selon une variante avantageuse, le matériau selon l'invention comprend, au lieu de la résine synthétique utilisée comme matériau de liaison entre les deux couches, un liant inorganique, en particulier du verre soluble, avantageusement du silicagel, produit à partir du verre soluble par un procédé connu.La variante de l'invention décrite ci-dessus est hautement avantageuse par le fait que les résines synthétiques, inclues dans le matériau selon l'invention, diminuent sensiblement sa durabilité,- qui est, dans ce cas, limitée par la durabilité de la résine elle-meAme, qui, comme on le sait, est incomparablement plus courte que la durabilité des liants -inorganiques. L'objet de l'invention-concerne également la méthode de production du matériau stratifié décrit ci-dessus. Elle consiste à tendre, par l'action de la force, la couche de matériau fibreux et à assembler ce matériau fibreux tendu avec la couche de matériau de construction, au moyen d'un matériau de liaison constitué par une résine synthétique ou un liant inorganique, en maintenant l'action de la force jusqu'au durcissement du liant. La force de contrainte susmentionnée est obtenue par application, aux bouts des fibres et/ou sur les bords du tissu fibreux, d'une force de traction. On utilise aussi,dans eertains cas, des forces dont les directions se coupent dans un plan, en particulier des forces perpendiculaires entre elles. En soumettant les fibres de verre à l'action de la force de traction avant leur assemblement superficiel avec, par exemple, des plaques d'asbeste-ciment connu sous le nom d'Sternit, on met à profit les propriétés caractéristiques des matériaux assemblés,c'est b dire la-résistançe élevée des fibres de verre à la traction, accompagnée d'une valeur peu élevée du module d'élasticité longitudinale, ainsi que la résistance élevée des plaques d'asbeste-ciment à la compression. les essais, auxquels a été soumis ce monolithe, ont démontré qu'il acquiert des caractéristiques toutes nouvelles, en devenant très élastique et en augmentant sensiblement sa résistance dans la zone de traction tout en augmentant - sa résistance également dans la zone de compression, chose qui nest observée dans aucun des matériaux armés. Les propriétés susmentionnées de ce matériau permettent de le façonner aisément, sans diminuer ses caractéristiques de résistance mécanique. Il est, en outre, ininflammable et résistant à la corrosion, ce qui permet de l'utiliser pour des constructions légères, résistantes à la corrosion, Exemple Une plaque d'asbeste-ciment est recouverte par du matériau liant sous forme de verre liquide dont le module est compris entre 2,7 et 2,9, minutieusement mélangé avec du fluorosilicate de sodium dans des quantités à peu près stoechiométriques. Ensuite, cette surface est assemblée avec un tissu de fibres de verre, dont la section de la chaîne et de la trame est égale à 0,5 cm2/m, ce tissu étant tendu jusqu'auxlimitesde résistance à la traction. Les matériaux assemblés et la force de contrainte sont maintenus pendant une période de 2 heures environ. On obtient une plaque aux propriétés décrites dans le tableau sus-mentionné. Le m8me procédé peut être suivi dans le cas de l'utilisation d'une résine synthétique. On peut, par exemple, utiliser des résines polyesters connues sous le nom de "Polimal". REVENDICBTIONS 1. matériau stratifié, notamment pour éléments de construction en matériaux constituant des mélanges d'agglomérant et d'agrégat, tels que le mélange ciment-agrégat, l'asbeste-ciment, assemblés en couches ou au moins unilatéralement avec un matériau fibreux, notamment- avecdes fibres verre, au moyen d'une résine synthétique comme matériau liant, caractérisé en ce que le matérau constituant la couche assemblée avec le mélange agglomérant-agrégat reste à l'état de contrainte, obtenu à dessein. 2. Matériau selon la revendication 1, caracterisé en ce que le matériau fibreux a la forme d'un tissu. 3. Variante du matériau selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le matériau de liaison entre les couches est constitué par un liant inorganique, notamment par le verre soluble, de préférence par du silicagel produit à partir du verre soluble. 4. Méthode de production du matériau selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que l'on produit, par l'action de la force, une contrainte de la couche du matériau fibreux et que l'on assemble ce matériau fibreux tendu avec la couche du matériau de construction, en maintenant l'action de la force jusqu1au durcissement du liant. 5. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que les forces produisant la contrainte du matériau fibreux sont obtenues par l'application d'une force de traction aux extrémités des fibres ou aux bords du tissu fibreux. 6. Méthode selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'on utilise des forces de traction dont les directions sont perpendiculaires entre elles dans un plan.