Un nouveau mat6riau

obtenu par la r6action

de construction

argilo-calcaire

H. POLLET o)

s~suN{

Ce mat6riau diff6re des mat6riaux silico-calcaires usuels, car nous employons I'argile au lieu du sable. La r6action est plus complete $ cause de la finesse de I'argile. Avec le traitement thermique usuel (autoclave 200~ 16 atm.), nods obtenons une r6sistance ~ la compression de 900 bars. Puis nous ajoutons un second traitement thermique (6tuve s6che, 350~ et la r6sistance bondit jusqu'5. 2 000 bars. Ce mat6riau a un tr6s bel aspect; il ressemble ~ la pierre naturelle, il est presque comme du marbre; on peut I'utiliser comme pierre artificielle pour la construction. Mais sa principale application serait les poutres pr6contraintes ~ tr6s Iongue port~e ou Iourdement charg6es, ou m~me les ponts.

S UMM A R Y

This material is different from usual ca cium silicate materials, because we use clay instead of sand. The reaction is more complete because of the fineness of clay. With the usual heat treatment (autoclave 200 ~ 16 atm.), we obtain an ultimate compressive stress of 900 kg/cm 2. Then we add a second heat treatment (dry oven, 350~ and the ultimate compressive stress jumps to 2,000 kg/cmL This material has a beautiful aspect; it looks l ikr natural stone, almost like marble; i t may be used as artificial stone for building construction; but its main application should be prestressed long-span or heavily loaded beams, or even bridges.

1. INTRODUCTION

Grace '~ une subvent ion impor tante de la D.G.R.S.T. (D616gation g6n6rale h la Recherche scientifique et technique) qui nous a accord6 une convent ion de recherche du I er mars 1968 au 28 f6vrier 1969, nous avons pu mener h bien une 6tude sur la r6action silico- calcaire que nous avions entreprise dans nos labora- toires depuis trois ans et qui progressait trop lentement , faute de cr6dits suffisants.

L'id6e d ' u n mat6riau argilo-calcaire nous 6tait venue car, duran t un tr~s long s6jour en Chine, nous avions fait connaissance avec un mat6riau de ce genre, le ~( b6ton chinois ~), utilis6 par les entrepreneurs pour les fondations de b&timents. La Grande Muraille de Chine est d'ailleurs faite avec un m61ange d'argile et de chaux, auquel on a jouta i t m~me des ceufs pour une raison inconnue. La r6action ~ la temp6rature ambiante est extrSmement lente : plusieurs dizaines d'ann6es.

(1) D i rec teu r du Labora to i re d'Essais de Mat6r iaux, I .C.A.M., Lil le, France.

Actuellement, sp6cialement en Russie et en Alle- magne, on la r6alise en quelques heures en autoclave h 200 ~ et h 16 atmospheres. Mais l 'erreur des Russes et des Allemands a 6t6 de choisir pour la r6action silico-calcaire la solution d'ailleurs la plus obvie : le sable est de la silice presque pure; donc ils ont utilis6 le sable; mais le sable le plus fin est encore beaucoup trop grossier, et la r6action est incomplete.

La m6thode allemande, utilis6e par pros de cent usines en Allemagne, emploie un sable quelconque, ce qui donne des briques ~ grain assez grossier et une r6sistance ~ l '6crasement a t te ignant p6niblement 200 bars.

La m6thode russe donne un produit & grain beaucoup plus fin et de t r ~ s belle apparence (la Silicalcite), mais ils ob t iennent ce r6sultat en b royan t le sable, et le proc6d6 est assez cofiteux. I1 est bien inuti le de broyer le sable alors que la nature nous offre le travail tou t fait, dans le cas de l'argile.

La F. I .P . (F6d6ration in ternat ionale de l'a Pr6- contrainte) qui a une commission sp6ciale s 'occupant des b6tons ~ tr~s haute r6sistance, s'int6resse h nos t ravaux. Mais, lors de leur derni6re r6union ~ Venise,

53

V O L . 3 - - N ~ 1 3 - - t 9 7 0 - - H A T I ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

ils ont d6clar6 qu ' i l 6tai t t emps de d6passer le s tade des pet i tes 6prouvet tes , des << jouets de labora to i re )), pour ar r iver ~ fabr iquer des pi6ces de g randeur natu- relle. C'est dans ce bu t que nous avons cr66, grace /l l ' ass is tance financigre de la D.G.R.S.T. , un pe t i t a tel ier-pi lote , tou t en cont inuant ~ pousser ac t ivement les recherches de base afin d'am61iorer not re mat6r iau. Notre 6quipe de chercheurs consiste su r tou t en dix 616ves-ing6nieurs qui ont choisi ce suje t pour leur << M6moire ~> de fin d '6tudes. Cette 6quipe se renouvelle chaque ann6e, ce qui cr6e un cer ta in nombre de probl6mes; mais nous avons l ' avan t age d ' avo i r une 6quipe jeune et dynamique qui s ' int6resse /t son t r ava i l parce qu'i ls se rendent compte qu 'on ne cherche pas seulement ~ les occuper et que leur t r ava i l abou t i t

des r6suha ts concrets et exploi tables .

Ajoutons que nous avons beaucoup ~ faire si nous voulons r6habi l i ter le sil ico-calcaire en France oft il a bien mauvaise r6puta t ion . En mars t969, s 'es t tenu /t Hanovre le second sympos ium in te rna t iona l sur les mat6r iaux de const ruct ion silico-calcaires auto- clav6s : 99 communicat ions , 6manant sur tou t d 'Alle- magne, de Grande-Bre tagne et des Pays scandinaves; aucune communica t ion fran~aise sau l la n6tre, qui a d 'ai l leurs bouscul6 certains principes 6tablis : pour les Allemands, il est admis qu ' i l faut employer du sable sans aucune t race d 'argi le , tandis que nos essais p rouven t qu 'en employan t l 'argi le au lieu du sable, on arrive h d6cupler la r6sistance m6canique.

2. PROCEDE DE FABRICATION

L'argi le v ient d 'une br iqueter ie du Nord de la France (Deul6mont) sous forme de briques crues (ce que les gens de m6tier appel lent les briques vertes) , s6ch6es et pr6tes ~ enfourner. Nos essais mon t r en t qu 'un sol argileux, convenable pour faire de bonnes briques (glaise l imoneuse) donnera g6n6ralement de bons r6sultats . Une bonne p ropor t ion serai t en poids :

- - argile (part icules plus pet i tes que 5 microns) : 30 o/~,

- - l i m o n (angla is , , s i l t ' ) (part icules entre 5 et 100 microns) : 60 %

- - sable (part icules plus grandes que 100 microns) : i 0 %

Ces briques sont cass6es au mar teau , puis elles passent dans un broyeur ~ couteaux, ce qui suppose une humidi t6 de l 'o rdre de 4 %. Trop humides , elles encrasseraient les couteaux; t rop s6ches, le t r ava i l serai t t rop p6nible.

Les granul6s d 'argi le sont ensuite compl6 tement s6ch6s dans une 6tuve.

On fait ensuite dans un b royeur ~ boulets le m61ange in t ime des mat6r iaux; ce n 'es t pas/~ p rop remen t par ler un broyage puisqu ' i l s ' ag i t seulement de s6parer les par t icules d 'argi le agglom6r6es; l 'op6ra t ion est donc rap ide et peu coateuse. Les propor t ions de mat6r iaux ont fai t l ' ob je t d '6 tudes prolong6es. La r6sistance ~ la compression augmente avec la p ropor t ion de chaux; on peu t a t te indre 2 000 bars avec 26 ~o de chaux. Au-del/t de 26 %, la r6sistance diminue. Pour 6viter un re t ra i t excessif, on a jou te ra aussi un peu de sable tr6s fin, du sable de Fon ta ineb leau ou son 6quivalent (sable sil iceux de fonderie).

Nous sommes arriv6s aux propor t ions suivantes en poids :

- - so! argi leux . . . . . . . . . . . . . 50 % - - chaux hydra t6e . . . . . . . . . . . 26 Yo - - sable fin . . . . . . . . . . . . . . 24 ~o

I1 est 6vident que ces p ropor t ions devra ien t 6tre 6tudi6es de nouveau pour chaque type de sol argi leux utilis6.

L 'humidi f ica t ion se fai t g6n6ralement avec l0 o/ d 'eau; c 'est une op6rat ion d61icate car il faut obteni r un m61ange tr6s in t ime.

Le mat6r iau est compact6 /~ 300 bars au moyen d 'une presse hydrau l ique et d ' un moule en acier. Les 6prouvettes pour essais de labora to i re sont cylin- driques et ont un d iam6tre de 40 mm. L 'op6ra t ion est difficile ~ r6aliser car la poudre a une densit6 de 0,6; apr6s compact ion, la densit6 dev ien t 1,8. Une compac- t ion de 100 bars pour ra i t suffire pour obteni r une excellente r6sistance ~ la compression, mais il y a avan- tage h compacter /t 300 bars afin d '6vi ter d ' ab lmer le mat6r iau pe nda n t la m a n u t e n t i o n avan t le passage

l 'autoclave.

Le premier t r a i t e m e n t t he rmique est classique : c 'es t un t r a i t emen t h l ' au toc lave en vapeur satur6e

200 ~ 16 bars. La mont6e en t emp6ra tu re dure une heure; la t emp6ra tu re de 200 ~ est main tenue pendan t cinq heures; le ref ro id issement dure trois heures. Un p r o g r a m m a t e u r Sch lumberger nous pe rme t d '6 tudier de plus pr6s l ' inf luence du p rogramme de mont6e en pression sur la qua l i t6 du p rodu i t fini.

Le second t r a i t e me n t t he rmique est original : il a 6t6 d6couvert pa r hasard . On vou la i t seulement 6tudier la tenue de notre mat6r iau /t hau te temp6ra ture ; on avai t plac6 dans une 6tuve s6che un certain hombre d '6prouvet tes et on en re t i ra i t une ~ chaque pa l le t de 50 ~ On a observ6 ainsi une tr6s forte augmen- t a t ion de la r6sistance ~ 350 ~ qui est pass6e de 900 bars (apr6s le t er t r a i t e m e n t thermique) "t 2 000 bars.

3. TECHNIQUES DE M E S U R E ET RESULTATS

3.1. Les pr ineipaux apparei ls utilis6s ont 6t6 :

- - Flourom~tre PROLABO - - Perm6abi l im6tre de BLAIr~E - - Porosim6tre ~ mercure de Carlo ERBA - - Spectrom6tre infrarouge UNICAM - - Analyse the rmique diff6rentielle (essais fairs

la Soci6t6 ETERNIT beige) - - T h e r m o g r a v i m 6 t r i e (essais fai ts ~ la Soci6t6

ETERNIT beige) - - Diffraction par rayons X (essais fairs ~ la Soci6t6

PHILIPS, ~ Paris).

3.2. R ~ s i s t a n c e o b t e n u e a u c o u r s d ' u n v i e i l l i s s e m e n t naturel .

Apr~s une semaine : 67 ba r s Apr~s deux mois : 1 t8 ba r s Apr6s un an : 150 bars Apr6s deux ans : 208 ba r s

Cette s6rie d 'essais sera cont inu6e pe nda n t plusieurs a, nn6es.

Une s6rie d 'essais du m~me genre avai t 6t6 faite autrefois en Chine, de 194i ~ 1948; pe nda n t sept ans, la r6sistance ~ l '6crasement n ' a pas cess6 de croitre.

3 . 3 . P r i n c i p a l e s c a r a c t ~ r i s t i q u e s p h y s i q u e s .

Apr~s le second t r a i t e m e n t the rmique , la r~sistance l '6crasement a t t e in t 2 000 bars ; c 'es t la quali t6

pr incipale de ce mat6r iau , qual i t6 d ' a u t a n t plus

54

remarquable que la densit6 est de 1,8. Certains auteurs parlent de la valeur d'indice de la r6sistance sp6ci- fique dont la d6finition est :

r6sistance & l '6crasement densit6 • 100

Cette valeur d'indice est de i i , i pour notre mat6riau, alors qu'elle n'est que de 0,9 pour un b6ton courant (200 bars, densit6 2,2).

La r6sistance ~ la t ract ion est de 200 bars, soit i0 % de la r6sistance ~ la compression.

Le rayon moyen des pores, mesur6 au porosim~tre mercure Carlo ERBA est de l 'ordre de 100 angstrfims,

soit 1 / i00 de millim~tre.

Les essais de g61ivit6 sont satisfaisants, ce qui n 'a rien d '6tonnant , 6tant donn6e la faible dimension des pores.

3.4. Exemple de diagramme fourni par le porosi- m~tre & mercure Carlo Erba (fig. l).

%

1 0 0

90 .

80-

7 0

60-

50-

4 0

30.

2 0

10

86 ,6

LO b,,

8,7 r a y o n des p o r e s en a n g s t r S m s

2,5 1,0 0,37 0,25 0,25 0 0,25 6 6

tO Cb Cb Cb 0 Cb ~:b Cb (b "~ o3 ~0 0"4 ",4- ~0 ~0 ' C~r ~ .

FIG. 1. - - Exemple de diagramme fourni par le poroslm~tre & mercure Carlo ERBA. Echantillon d'ARGILICAM apr~s le second traitement thermique. Poids : 13,82 g; volume poreux total : 0,114 cm 3/g; surface poreuse totale : 21,31 m 2/g; rayon moyen : 106,6 angstr6ms.

Rappelons en deux mots le principe de l 'appareih Apr~s avoir fait un vide tr~s pouss6 dans l '6chantillon, on y injecte du mercure sous uue pression qui monte graduellement jusqu'~ I 000 atmospheres. Le volume qui p6n~tre dans les pores de l '~chantillon indique le volume poreux total. La pression requise pour p6n6- trer est 6videmment fonction de la dimension des

H. POLLET

pores et permet de la catculer. Les calculs de surface poreuse totale et de rayon moyen sont longs et labo- rieux; ils ont 6t6 r6alis6s par carte magn6tique ~ l 'aide d 'une P rogramma 101 Olivetti.

I1 est regrettable que la firme Carlo ERBA ne cons- truise pas de porosimgtre ~ dilatom~tre de grande dimension pour les pressions allant jusqu'~ 2 000 at- mospheres; elle ne le construit que pour les petits dilatom~tres qui ne conviennent pas pour notre mat& riau. En effet, comme notre mat6riau a environ 85 % de pores de rayon compris entre 75 et i50 angstrSms, il est probable qu'il existe des pores de rayon inf6- rieur ~ 75 angstr6ms.

3.5. Exemple de diagramme fourni par l 'Analyse Thermique Diff6rentielle (fig. 2).

ARGILICAb4

,oo. \ )

/ " 6 o o ' ~ . / }

,002 :: / / /

avont tra(}ement aprSs le premier I aprSs le second ther'mlque tPaltement ther'mi~ge troltemen! the~rnlque

FIG. 2. - - Analyse thermique diff6rentielle.

On a juxtapos6 trois diagrammes :

- - avant t ra i tement thermique, - - apr~s premier t ra i tement thermique (autoclave

200 ~ - - apr~s second t ra i tement thermique (6tuve s~che

350 ~

On trouve dans chaque cas des traces de quartz. La chaux bien visible dans le premier .diagramme disparalt ensuite enti~rement, ce qui prouve que le m61ange a 6t6 bien r6alis6 et que la propor t ion de chaux (26 %) n 'est pas excessive.

Les deux diagrammes, apr~s le premier et apr~s le second t ra i tement thermiqne, sont pra t iquement identiques.

On notera sp6cialement la formation de CSH (i). Malheureusement la propor t ion r6elle de CSH (i) est peut-~tre diminu6e sur le diagramme par la pr6- sence de CaCO3 qui infl6chit la courbe en sens inverse.

55

VOL. 3 - - N ~ '13 - - 1970 - - M A T ~ R I A U X ET C O N S T R U C T I O N S

3 . 6 . D i f f r a c t i o n p a r r a y o n s X .

Les r6sul tats sont p lu tS t n6gatifs. On ne t rouve pas les raies de la tobermor i te , ce qui s ignif ierai t que les silicates de calcium form6s sont amorphes ou se pr6- sentent sous la forme de cr i s taux tr6s pet i t s .

De plus les deux d iagrammes , apr6s le premier et apr6s le second t r a i t e m e n t the rmique sont encore une lois p r a t i quemen t ident iques .

3 . 7 . S p e c t r o m 6 t r i e i n f r a r o u g e .

Le Labora to i re du Centre d ' I~tudes et Recherches des Charbonnages de France a 6tudi6 le probl~me de 1 ' identif icat ion des argiles pa r la spectom6tr ie infra- rouge. Mais la p r6pa ra t ioa des past i l les au .bromure de po tass ium est d61icate et l ' i n t e rp r6 ta t ion des d iagrammes n 'es t pas facile. P o u r t a n t nous avons pu 6tablir l ' ident i t6 des d iagrammes apr6s le premier et apr~s le second t r a i t e m e n t thermique .

4. P R O B L E M E S SOULEV1~S P A R LE SECOND T R A I T E M E N T T H E R M I Q U E

Quelle est la cause de l ' a u g m e n t a t i o n spec tacula i re de la r6sistance '~ l '6crasement donn6e pa r le second t r a i t e m e n t thermique (6tuve s~che 350 ~ Cette r6sistance est pass6e de 900 bars "X 2 000 bars. Cela correspond-i l h une t r ans fo rma t ion phys ique ou chimique ?

L 'Ana lyse Thermique Diff6rentielle, la diffract ion pa r rayons X et la spect rom6tr ie infrarouge donnent des d iagrammes ident iques apr~s le premier et apr~s le second t r a i t emen t thermique . Pou r t an t , darts le cas de l ' ana lyse the rmique diff6rentielle, on observe un m a x i m u m ~ 350 ~ Or c 'es t h cet te t emp6ra tu re d '6 tuvage que la r6sistance m6canique est la plus 61ev6e; il dol t se passer quelque chose h 350 ~

Le porosim6tre ~ mercure donne aussi des r6sul tats int6ressants (Table I). On voi t que le r ayon moyen

TABLE I R6suhats dorm6s par te porosim~tre h mercure Carlo Erba

ARGILICAM

Avant trai-

tement thermlciue

Surface poreuse totale m 2/g . . . . . . .

Apr~s premier

trai- tement

thermique

Apr~s seeoud ' trai- tement

thermique

Poids de l'6chantillon en grammes . . . . 12,94 t4,66 13,82

Volume poreux total cma/g . . . . . . 0,178 0,050 0,114

5,572 21,3t

639,6

5,35 %

Rayon moyen eu ang- stroms . . . . . .

9,84

t02,2

85,4 %

Pores de rayon moyen compris e,~tre 75 et t50 angstroms. . .

106,6

86,6 %

diminue consid6rablement pa r suite du t r a i t e m e n t thermique , mais qu ' i l n 'es t p r a t i quemen t pas modifi6 pa r le second t r a i t emen t the rmique ; il est alors de

l 'o rdre de 100 angs t r6ms (soit 1/100 de mill im6tre). P a r contre le second t r a i t e m e n t the rmique modifie cons id6rablement le vo lume po reux to ta l et la surface poreuse totale. Des essais ul t6r ieurs de surface sp6ci- fique "~ l 'azote pour ron t 6claircir ce probl6me.

S'i l n 'y a pas de t r ans fo rma t ion chimique, il doit y avoir un changement phys ique . I1 semble qu 'on puisse expliquer le ph6nom6ne comme ceci : la couche monomol6culaire d ' eau (de quelques angs t r6ms d '6pais- seur) qui bntoure chaque gra in et qui est re tenue par les forces de Van der Waals , ne peu t pas d i spara i t re

200 ~ mais elle d i spa ra l t r a i t h 350 ~ La pr6sence ou l 'absence de cet te couche sera i t responsable pour la formidable diff6rence ent re les r6sistances ~ l '6cra- sement.

Cette expl ica t ion semble correc te car la r6sistance du mat6r iau d6crolt cons id6rab lement d6s que l 'humi- dit6 de l ' a i r a m b i a n t lui fa i t r ep rendre un peu d 'eau.

Pour garder la hau te r6sis tance m6canique du mat6e r iau, il faut recourir ~ l 'impragnation ; il s ' agi t de rendr - le mat6r iau imperm6able , s inon "~ coeur, du moins sur une 6paisseur suffisante qui prot&ge mSme en cas d 'usure de la surface pa r abras ion .

I1 semblai t qu 'on pour ra i t r6soudre le probl~me avec des m6thodes analogues ~ celles qu 'on emploie pour les t raverses de chemin de fer : impr6gnat ion de cr6osote 'h hau te pression. On a essay6 des 6mulsions de b i tume (cut back). Apr~s un vide trSs pouss6, le p rodu i t inject6 sous une press ion de 30 atmosph6res n ' a absolument pas p6n6tr6. La paraffine a donn6 de meilleurs r6suha t s : le m a t g r i a u est plong6 dans de la parai t ine h 100 ~ sans press ion pendan t quelques heures et l ' impr6gna t ion se fa i t correctement . I1 y a avan tage ~ ne pas faire le v ide avan t d ' impr6gner car l ' a i r qui se compr ime darts Ies pores empfiche l ' impr6gnat ion h ceeur qui sera i t inut i le et cohteuse. L 'ac ide st6arique donne u n r6su l ta t analogue, mais la m6thode est plus 6conomique car le pourcen tage de p rodu i t impr6gnant est beaucoup plus faible. On a aussi essay6 une r6sine po lyes t e r qui a l ' a v a n t a g e de pouvoir ~tre in t rodui te "~ l ' 6 t a t v isqueux avec une pression de 6 bars et de po lym6r i se r ensuite ~ l ' int6- r ieur des pores; les r6sul ta ts on t 6t6 trSs m6diocres. Le meilleur p rodu i t utilis6 a 6t6 la Graisse EI~SlS 352 de SNELL.

P o u r t a n t dans t o u s l e s cas la reprise d 'humid i t6 n ' a 6t6 que cons id6rablement ra lent ie , elle n 'a pas 6t6 supprim6e. Un exemple num6rique donnera une id6e nette de la s i tua t ion : une 6prouve t te a y a n t une r6sistance de I 600 bars a repr is en 4 jours 0,7 ~o d 'humidi t6 dans l ' a i r a m b i a n t et la r6sistance est tomb6e A t 040 bars. Une piece semblable impr6gn6e

la graisse ENSlS 352 a donn6 exac temen t le m~me r6sul ta t comme reprise d ' humid i t6 et comme r6sistance apr6s 4 mois, au lieu de 4 jours . Donc le probl~me de l ' impr6gnat ion n 'es t pas encore r6solu.

5. A R G I L E S DE DIFF1~RENTES REGIONS DE FRANCE

Le Centre Technique des Tulles et Briques de Paris nous a a idfs ~ ob ten i r des 6chant i l lons d 'argi les de diff6rentes r6gions de France. I1 s ' ag i ssa i t de se rendre compte si notre m6thode p o u v a i t se g6n6raliser avec des argiles de types diff6rents. On t rouvera la l iste de ces argiles duns la Table I I .

On a d ' abo rd fai t l ' ana lyse granulom6tr ique de chaque 6chanti l lon d 'apr6s la m6thode A.S.T.M. (D-422). On a utilis6 les m6mes propor t ions de sol

56

TABLE II

Argiles de diff6rentes r6gions

H. POLLET

Argile n o

10

Provenance

Deul6mont (Nord). i

i Briqucteries du Lauragais (Aude).

Soulitr6, pros du Mans .

4 Terrain oxfordien, pros du ~ g ~ a n s .

5 Carentan (Manche)

Tuileries du ~Tord.

Coulsore, pros de Maubeuge

Marseille

R6gion parisienne.

Suede (G6teborg) "

Analyse granulom6trique

Sable Limon % %

2,5 68,5

1,8 39,2

4,5 63,5

26 47

8 81

2t 49

11 76

0,5 24,5

t5 20

i,5 16

Argfle %

29

59

32

27

t I

30

t3

75

'65

82,5

R6sistanee compression : bars

Avant autoclave

76

80

74

64

52

48

Apr~s premier

traitement thermique

948

480

880

984

568

9i6

Apr~s second

traitement thermique

1612

936

t444-

t659

i 0 8 0 - -

640

t548

920

680 88~ I

' ~Tu;l~em'es" du Nord x I . x x C o u t s o r e

Deulemont ( J 7

x R e g t o n ~ . . por,s,enne /

rdMn

FIo 3. - - Local isat ion des diff6rents ~ehanti l lons d'argile.

argileux, de chaux hydrat6e et de sable fin que dans le cas de notre argile ordinaire (Deul6mont).

On trouvera sur la carte de France (fig. 3) la loca- lisation des diff6rents 6chantillons d'argile. Les r6sul- tats sont 6videmment trop peu nombrenx pour en tirer des conclusions d6finitives. De plus il aurait fallu 6tudier darts chaque cas la proportion de chaux qui donne la valeur la plus forte pour la r6sistance l'6crasement.

Comme conclusion on pourrait d6j~ dire que la plupart des argiles frangais pourraient 6tre trait6s par notre proc6d6.

ARGILE

7 5 " / . ~ ~ 25 %

/ o~g,lo ma,'g~o

,o./ . \ , 0 %

,o,. /":=::.o \ "~176176 \\.o..

LIMON 75% 50% SABLE

FIG. 4. - - Classif ication des sols argileux.

Un premier diagramme triangulaire (fig. 4) est purement indicatif et permet de classer les sols argileux en diff6rentes cat6gories.

Un second diagramme triangulaire (fig. 5) localise chacun de dOS 6chantillons d'apr~s sa granulom6trie. On pourrait essayer de tracer des courbes d'iso-r6sis- tance, mais les r6sistances en bars indiqu6es pros de chaque point permet tent de conclure que le sol argileux ne doit pas 6tre trop fiche en argile. Tousles 6chantillons qui d6passaient 50 % d'argile ont donn6 des r6sistances tr~s m6diocres. I1 semble doric que l'616ment pr6dominant dans la r6action argilo-calcaire

57

V O L . 3 - - N ~ 1 3 - - 1 9 7 0 - - M A T ~ R I A U X E T C O N S T R U C T I O N S

ARGILE

\ LIMON .,qABLE

Fig. 5. - - Le premier ehiffre indique le num~ro de l'argile (voir premiere colonne, table II); le second chiffre indique la r6sistance en bars.

est le l imon (ou silt) qu 'on situe o rd ina i remen t entre 5 et 100 microns.

Si on ne d e n t pus compte des poin ts 4 et 6 (il semble que l ' un des deux soit aber rant ) , on donnera i t en u t i l i san t les points 1, 3 et 7, comme valeurs id6ales :

- - l imon 65 % - - argile 25 ~o - - sable 10 ~o

6. A T E L I E R - P I L O T E

Pour 6tudier les probl6mes qui se posent sur les pi~ces de g randeur na ture , nous avons 6t6 amen6s

cr6er un atel ier-pi lote. Nous r6alisons des pi~ces de 40 • 40 • 20 cm, ou massives ou 6vid6es. La piece mal t resse est une grosse presse de fabr ica t ion de 400 tonnes avec un p i s ton a y a n t une course de 120 cm. Le dessin du moule est par t icu l i~rement d61icat. Comme on comprime ~ 300 bars , la presse t rava i l l e

240 tonnes et les parois du moule do ivent 6tre calcul6es en cons6quence.

Pour la p r6para t ion des mat6r iaux , on dispose d ' un jeu de grands tamis mont6s sur tab le v ib ran te , d ' un g rand b royeur A boulets avec 200 kg de charges b royan- tes en acier au manganese et d ' un m61angeur COUVaOT- LAINE, ~t mouvemen t 6picycloidal pour l 'humidi f i - cat ion; un pulv6r isa teur p e r m e t de mieux r6par t i r l ' humid i t6 ; on pour ra i t avan t ageusemen t a jou te r au m61angeur, en plus des pa le t tes , une meule qui emp6- chera i t la fo rmat ion de boules au momen t de l ' add i t i on d 'eau .

La compact ion des ma t6 r i aux provoque parfois un ph6nom6ne de lamina t ion . On a essay6 de corriger ce d6faut en a j o u t a n t de la Pozzol i th (350 g p a r t o n n e de mati~re) mais sans prof i t appr6ciable . On a ob tenu un meil leur r6sul ta t en compac t an t en deux s tades avec un temps d 'a r r~ t pour laisser 6chapper Fair . Si le moule n 'es t pus en par fa i t 6tat , on r isque aussi d ' a b l m e r la piece au momen t de l '6 ject ion; il semble qu 'une presse de fabr ica t ion donnera i t de m e i l l e u r s

produi t s si elle comprena i t en p lus du pis ton ver t ica l des v6rins l a t6 ranx ouv ra n t le moule aprgs chaque compact ion.

Comme notre au toc lave ne p e u t pas contenir plus de cinq pi~ces, cela l imi te no t r e capaci t6 diurne, puisque l ' au toc lave ne peu t se rv i r que pour un cycle pa r 24 heures. Les r6gulat ions de l ' au toc lave , de l '6 tuve s~che et des aut res appare i l s son t assur6es pa r t rois minuter ies , t rois r6gula teurs A pyrom6t re et un pro- g r a m m a t e u r Schlumberger .

Nous avons 6galement 6tudi6 une va r i an te int6res- sante. Au lieu de compac te r ~ 300 bars , nous compac- tons ~ I ba r avec v ib ro-compress ion , ce qui pe rme t d 'u t i l i se r des moules rnoins solides et done moins co~teux. Le p rodu i t fini a une r6sistance de 400 bars au lieu de 2 000 et une densit6 de 1,0 au lieu de 1,8. Cela p e r m e t t r a i t de r6aliser des pi~ces de plus grandes dimensions.

7. APPLICATIONS

Notre mat6r iau qui a re~u le nom d'ARGILICAM (marque d6pos6e in t e rna t iona le ) peu t d ' a bo rd 6tre utilis6 eomme mat~riau de construction. La finesse du grain lui donne un tres be l aspect ; il ressemble

la pierre naturel le . On p o u r r a i t done l 'u t i l iser comme mat6r iau de cons t ruc t ion de h a u t e qualit6, sans rcv6- tement , pa r exemple pour des monument s publics, halls d 'entr6e, marches d 'escal ier , bordures de t ro t to i rs , carrelages, colonnes, et routes pieces pr6fabriqu6es. Dans ce cas, la r6sistanee m6canique 6rant surabon- dante , on pour ra i t omet t r e le second t r a i t e m e n t thermique et l ' impr6gna t ion . Notons cependant que la dimension des pi6ces pr6fabr iqu6es sera tou jours l imit6e pa r la hau te pression (300 bars) requise pour la compact ion, ce qui signifie q u ' u n e piece d ' un metre carr6 supposera i t l ' emploi d ' une presse de 3 000 tonnes.

Notre mat6r iau pour ra i t 6ga lement servir pour des ouvrages d'art pr~contraints. Citons d ' abo rd un tex te de M. GuYON, Ex-Pr6s iden t de la F6d6rat ion In te r - na t ionale de la Pr6cont ra in te , qu ' i l 6crivait A p r o p o s de notre mat6r iau : << L ' in t6r~t t echn ique de ces poutres est 6vident : les b6tons A h a u t e r6sistance p e r m e t t e n t un all~gement des cons t ruc t ions , d 'o~ la r6duct ion des fondations. L ' a u g m e n t a t l o n des r6sistances pe rme t une r6duction des surfaces au ven t et des volumes

chauffer; 6galement une d iminu t i on des hau teurs de poutres de ponts , ce qui es t un grand avan tage pour les ponts de ville et p o u r tous les ponts pour lesquels les gabar i t s de c i rcu la t ion ou de naviga t ion , ou le respect des d6bouch6s m i n i m u m A l '6gard des crues, cr6ent des suj6tions difticiles. Elle pe rme t 6ga- lement , pour les planchers l o u r d e m e n t charg6s (gara- ges, entrep6ts , magasins) , la d iminu t ion du nombre des poteaux. Puisque la port6e l imi t e d ' un pont d6pend du r appor t entre la r6sis tance e t la densit6, on peu t augmenter la port6e l imi te no t ab l emen t . Enfin, les b6tons ~ tr6s hau te r6s is tance pe rme t t e n t le plein emploi des aciers, 6galement ~ tr6s haute r6sistance, utilis6s pour la p r6cont ra in te ~>.

La technique de fabr ica t ion de notre mat6r iau ne pe rme t de fabr iquer les pou t r e s que pa r sections. Ces sections seront coll6es A l ' 6 p o x y pour former des tron~ons de trois ou qua t re m~tres . Ces tronqons courts seront faci lement t ranspor t6s , alors que les longues poutres pr6fabriqu6es posent de graves probl6mes de t ranspor t . Sur le chant ier , on te rmine le collage l '6poxy su ivant la longueur d6sir6e. Apr6s pr6con- t ra in te au sol, la pou t re est raise en place A l ' a ide

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de la grue de chantier, grace ~ sa lfig~ret6; ceci permet d'6viter les coff rages ou les 6chafaudages co6teux.

Les calculs ont 6t6 faits pour une poutre pr6con- trainte de 26 mgtres de port6e, ayan t une section de 80 X 40 cm (creuse pour passer les cables d'acier). Le poids mort serait de 200 k g / m et la charge utile de I t /m. Une poutre de b6ton pr6contraint classique de m~me capacit6 devrait avoir une hauteur de I m et pgserait I 100 k g / m au lieu de 200 kg /m.

8. ORIENTATIONS F U T U R E S

Quoique ce mat6riau soit suffisamment au point pour qu 'on puisse raisonnablement lancer une usine- pilote, il est encore perfectible et un t~on nombre de points restent ~ 6tudier :

8.1. Probl~me de la reprise d 'humidit6 et de l ' impr6gnation.

H. P O L L E T

8.2. Emploi de la chaux r ive au lieu de la chaux 6teinte. Nos premiers essais darts cette direction semblent indiquer que la r6sistance apr~s le premier t rai tement thermique serait bien meilleure et que cette r6sistance n 'augmentera i t pas apr~s le second trai tement thermique qui deviendrait ainsi inutile.

8.3. l~tude microscopique des lames minces. 8.4. Surface sp6cifique ~ l 'azote. 8.5. Argiles de diff6rentes r6gions de France :

r6sistance obtenue avec la proport ion optimale de chaux.

8.6. Impor tance du l imon (silt) pour la r6action argilo-calcaire. Que donnerai t le l imon seul, sans argile ?

8.7. Isolement thermique et isolement acoustique. 8.8. l~tude du mat6riau 16ger obtenu par vibro-

compression; comment l 'utiliser dans les pays en vole de d6veloppement ?

8.9. Essais de grandes poutres pr6contraintes. 8.t0. Identif icat ion des silicates de calcium ~ l 'aide

du microscope 61ectronique ~ balayage.

RI~F1~RENCES

[J.] POLLET, H . - - Recherche de mat~riaux nouveaux pour la construction grace ~t la r~action argilo- calcaire. Compte rendu de fin de contra t D.G.R.S.T., Convention de recherche nO 68 01 323. Mars 1969.

[2] POrLET, H. - - Un nouveau mat~riau argile-chaux. Second symposium international sur les mat6riaux de construction. Hanovre, Mars 1969. Commu- nication nO 99.

[3] POLLET, H. - - Poutres ~t grande port,e, grace ~t la r~action argilo-calcaire. Association scientifique de la Pr6contrainte. Dixi~me session d'6tudes, mars 1968.

[4] ALEXAr~IAr~, C., MOREL, P. et LE BOUFFANT, L. - - Sur les spectres d'absorption infra-rouge des min~- raux naturels. Bulletin de la Soci6t6 fran~aise de C6ramique, avril-juin 1966, n ~ 71.

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