Brevet FR2513932A1 — publié le 19830408

Procédé et dispositif pour prise rapide du béton. L'invention a pour objet un procédé et un dispositif pour accélérer la prise ou le durcissement du béton et de produits similaires. Cette invention est un perfectionnement du procédé de prise rapide du béton par carbonatation, décrit dans la demande de brevet PCT/SE/78/00107. Ladite demande de brevet décrit un procédé pour durcir différents types de béton, sans qu'il soit nécessaire de disposer d'une chambre de durcissement ou d'un autoclave. Selon ce procédé, le béton est, après mélange, coulé et soumis, de l'extérieur et/ou de l'intérieur a un vide, en vue de sa déshydratation et de son tassement. On introduit ensuite de l'anhydride carbonique gazeux dans la masse tout en maintenant une pression négative, de façon que ledit gaz diffuse, par suite de la pression négative, dans les capillaires formés dans la masse du béton et le fait durcir rapidement.Selon un mode de réalisation du procédé selon ladite demande - d'après lequel le béton est déshydraté et tassé au moyen d'une natte ou d'une planche placée par-dessus et est soumis a une pression négative à travers un conduit - l'anhydride carbonique gazeux est appliqué à travers ladite natte ou ladite planche tout en utilisant la pression négative existant dans la masse. Selon un autre mode de réalisation dudit procédé,la pression négative est appliquée en partant d'un côté ou de plusieurs côtés du moule, vers l'intérieur de l'élément en train d'être moulé, soit au moyen de pièces rapportées, de trous ou de cavités à l'intérieur de l'élément ou par l'intermédiaire d'une couche de matière poreuse à l'intérieur de l'élément. L'anhydride carbonique gazeux est appliqué d'une façon similaire.Dans certains cas, ces deux modes de réalisation peuvent être combinés de façons différentes. En outre, le béton peut être soumis, simultanément ou par la suite, à un autre type de traitement tel qu'imprégnation par une solution appropriée. Les facteurs qui influencent le plus la vitesse de carbonatation dépendent, d'une part, des effets de l'environ- nement extérieur et, d'autre part, de la structure des pores de la matière au cours du procédé de séchage de ladite matière, avant et après la carbonatation. Les facteurs extérieurs suivant s influencent le séchage de la matière : sa température, le mouvement de l'air, la température ambiante et l'humidité ambiante de l'air, ainsi que le mouvement de l'anhydride carbonique éventuellement présent. L'ajustement correct de ces facteurs rend possible un procédé de carbonatation optimal. Il est préférable que la matière possède un faible taux de fixation d'eau, un liant bien choisi (de préférence du ciment), une porosité appropriée que l'on doit mettre en balance avec la résistance désirée, etc. Pour obtenir une carbonatation rapide, l'anhydride carbonique doit en outre être facilement absorbé par la matière. L'invention a pour objet, d'une part, un procédé et, d'autre part, un dispositif, pour durcir rapidement par carbonatation, du béton ou des matières moulées similaires. Le procédé est caractérisé par le fait qu'on provoque le séchage du système capillaire du béton ou de la matière moulée à durcir, dans l'installation de prise, avant et pendant la carbonatation, au moyen de conditions contrôlées, sous forme d'une combinaison de courant d'air, de production de chaleur et d'absorption d'humidité, ces moyens circulant au cours d'un procédé continu. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de prise sus-indiqué est caractérisé par une unité hermétiquement fermée, contenant un appareillage pour la circulation d'air, pour la production de la chaleur et pour la déshydratation de l'air ainsi que des moyens de contrôle de conditionnement, reliés à l'unité fermée et permettant de faire fonctionner les unités individuellement ou conjointement selon la composition, la structure, la géométrie, etc. de la matière à durcir. Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de prise peut également entre relié à un appareil produisant du vide, chaque fois qu'un traitement sous vide est possible, par exemple dans le cas d'un moule fermé ou d'une chambre fermée. On peut réaliser la déshydratation totale de la matière à mouler à condition que la circulation d'air, la fourniture de chaleur et la déshydratation se produisent dans la matière à mouler, dans un système clos. D'autres méthodes et dispositifs pour la prise rapide de béton sont décrits dans les brevets USA nO 4 117 059, n0 4 117 060 et nO 3 492 385. Le brevet USA nO 4 117 060 décrit un procédé de durcissement rapide du béton - séché au moyen d'un mélange relativement sec contenant un copolymère de vinyle et de dibutylacétate - que l'on expose à une pression dans un moule, à la suite de quoi on fournit au mélange, à travers le moule, de l'anhydride carbonique gazeux. Le résultat de ce procédé dépend de la déshydratation partielle qui se produit lors de l'addition du polymère. Ce brevet n'apporte pas d'enseignement spécifique pour le procédé de déshydratation. Le brevet US 4 117 059 est basé sur la même idée que le brevet 4 117 060, sauf qu'il utilise comme installation de prise une chambre ouverte pour réaliser la production continue de béton. L'anhydride carbonique gazeux est fourni à la chambre et non pas au moule comme selon le brevet 4 117 060. Dans ledit procédé, on insiste sur l'importance de la hauteur de la chambre par rapport à l'épaisseur de la matière, considérant que c'est décisif pour la prise. En outre, ce brevet insiste sur le fait que les polymères cités sont essentiels pour le durcissement rapide selon le procédé décrit et par conséquent ce procédé diffère considérablement de la présente invention. Le brevet US 3 492 385 décrit un procédé destiné à accélérer le durcissement en déplaçant les éléments de béton dans leur moule, verticalement à travers des zones alternativement chaudes et froides dans lesquelles l'atmosphère a été enrichi en anhydride carbonique. Ce brevet ne propose aucune solution concernant les problèmes de déshydratation et de déshumidification. Selon la présente invention, il est essentiel que les facteurs influençant le procédé de prise soient contrôlés de façon à pouvoir être mis en oeuvre individuellement ou bien conjointement dans différentes combinaisons, ou bien modifiés dans le temps, en relation l'un de l'autre, et ajustés selon la forme et la structure de l'élément, afin de réaliser des conditions de prise optimale Le disposifif comprenant l'installation de condition nement nécessaire, c'est-à-dire source de chaleur, ventilateur et moyen de déshydratation (par exemple sels ou dispositif de condensation), dispositif de contrôle pour le conditionne ment et éventuellement appareillage faisant le vide pour la fourniture d'anhydride carbonique, peuvent être reliés aux installations de prise alternatives suivantes : un moule fermé, une série de moules fermés, une chambre fermée, un tunnel ouvert ou des installations de prises similaires. Dans un moule fermé, constitué d'un moule unique ou d'une série de moules, disposés verticalement ou horizontale ment, il est possible - lorsque le(s) moule(s) a été (ont été) rempli(s) avec la matière à mouler - de déshydrater d'abord la masse par aspiration sous vide et d'y introduire de l'anhy dride carbonique gazeux, simultanément ou immédiatement après l'application du vide, tout en maintenant dans la masse une certaine pression négative. Après l'introduction de l'anhydride carbonique, on fournit de la chaleur à l'aide d'un ventilateur, de façon à créer une circulation fermée d' air, rendant ainsi possible la déshydratation de l'air circulant au moyen de sels ou par condensation. Selon un autre mode de réalisation, une certaine quantité d'anhydride carbonique peutêtre fournie pendant le traitement thermique. Dans le cas d'un moule fermé, on peut, selon un autre -mode de réalisation, introduire de l'anhydride carbonique dans le procédé susmentionné, après que la déshydratation a eu lieu par traitement sous vide, tout en activant le ventilateur (de chaleur) et la déshydratation. Dans le cas d'un système de prise dans une chambre fermée, la matière moulée, avec ou sans moule, est introduite généra lement tassée et avec une faible teneur d'eau. Dans ce cas, le procédé préféré selon l'invention, consiste à d'abord sécher et déshydrater la matière introduite, au moyen d'un ventila teur (amenant l'air chaud) et d'un appareillage de déshydrata tion, et soumettre ensuite la matière à un traitement sous vide. L'anhydride carbonique est fourni alors à la chambre, à la pression négative régnant. Dans le cas d'un procédé de production en continu, dans une chambre ouverte ou dans un tunnel ouvert, la matière moulée dans le tunnel est fournie, à une vitesse spécifique, au moyen d'un convoyeur à bande. Dans ce cas, on utilise d'abord le ventilateur d'air chaud pour sécher, en faisant circuler le courant d'air du ventilateur dans la direction opposée au mouvement de la matière. Dans le cas d'une chambre ouverte (tunnel), on ne peut pas appliquer de traitement sous vide On peut produire une déshydratation partielle à l'aide d'adjuvants qui accélèrent également le procédé de prise. Le temps de prise peut être raccourci en outre en mettant en action l'air environnant et/ou la matière moulée qui, suivant la température de l'air, de l'humidité relative et de la direction du mouvement, accélère la déshydratation et peut également faire circuler l'anhydride carbonique dans l'installation de prise. Le dessin illustre de façon schématique, comment l'invention peut être combinée avec différents types d'installation utilisés pour la prise du béton et matières similaires. Sur ce dessin les cases supérieures représentent l'appareillage, notamment: - la case de gauche représente les appareils de con trôle, - la case du milieu représente les appareillages suivants : source de chaleur, déshumidificateur d'air, appareil à faire circuler l'air, - la case de droite représente l'appareil pour produire le vide; les cases du milieu représentent la nature de la chambre ou du moule où s'effectue le procédé de prise ou de durcissement, et notamment - la case de gauche représente le procédé en chambre ouverte, - la case du milieu représente le procédé en chambre fermée, - la case de droite représente le procédé en moule fermé; la case inférieure représente le récipient contenant 1 'anhy- dride carbonique gazeux (C02). Les essais du procédé et du dispositif selon l'invention ont été réalisés sur des blocs de béton de revêtement. Les conditions de l'essai et les résultats sont les suivants EXEMPLE 1. Ciment 1 partie, sable 2,7 parties, eau 0,3 partie Rapport eau : ciment 0,31 Température initiale : 20-230C Vide : pression négative : 0,5 bar, 10 minutes C02-gaz ; température 24-340C, pression 0,1 bar Déshydratation : circulation d'air chaud 24-350C Temps de prise : 42 minutes; densité : 2,1 Résistance : valeur moyenne 30 MPa. EXEMPLE 2. Identique à l'exemple 1, mais avec additifs(polymères) Résistance : 18,9 MPa EXEMPLE 3. Mêmes matières que dans l'exemple 1, mais pas de vide CO2- gaz : pression 0,1 bar Température : 23-320C Déshydratation : circulation d'air chaud : 24-340C Temps de prise : 34 minutes, densité : 2,1 Résistance : valeur moyenne 24,3 MPa. 4. Mêmes conditions que dans l'exemple 3, mais avec additifs (polymères) Résistance : 18,1 MPa. REVENDICATIONS 1. Procédé de prise rapide de béton ou de matière similaire de moulage, par carbonatation, caractérisé par le fait qu'on provoque le séchage du système capillaire de la matière, dans l'installation de prise, avant et pendant la carbonatation, au moyen de conditions contrôlées, sous forme d'une combinaison de courant d'air, de production de chaleur et d'absorption d'humidité, ces moyens étant mis en oeuvre au cours d'un procédé continu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on combine le procédé de conditionnement avec un traitement de vide appliqué avant la carbonatation et agissant dans un système hermétiquement clos. 3. Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on introduit l'anhydride carbonique gazeux dans le système des capillaires de la matière se trouvant à une pression négative ou à une pression atmosphérique normale, en réalisant simultanément ou subséquemment un conditionnement contrôlé, l'introduction de l'anhydride carbonique gazeux dans le moule fermé étant réalisée par la surface externe de la matière et/ou de l'intérieur de la matière. 4. Dispositif pour la déshydratation du béton ou de matières moulées similaires, dans une installation de prise, par conditionnement, caractérisé par une unité hermétiquement fermée, constituée d'un appareillage pour la circulation d'air, pour la production de la chaleur et pour la déshydratation de la matière ainsi que d'un dispositif de contrôle du conditionnement, relié à cette unité fermée, permettant de mettre en marche les unités de l'appareillage individuellement, en combinaison l'un avec l'autre ou conjointement. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dispositif est relié à l'installation de carbonatation-prise et par le fait qu'il est mis en oeuvre en continu dans un système clos, de préférence hermétiquement clos. 6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé par le fait qu'il comprend en plus de l'appareillage de conditionnement et les moyens de contrôle, également un appareil pour un traitement sous vide. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4,5 et 6, caractérisé par le fait que l'unité de conditionnement et le moyen de contrôle sont reliés à un réservoir d'anhydride carbonique gazeux (CO2).