FR2539146A1 - Mineral concretioning of structures, components and structural elements - Google Patents
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Abstract
Description
Concrêtionnement minéral des structures, composants et éléments de construction.Mineral concreting of structures, components and construction elements.
La présente invention concerne sur le plan général les matériau et procédés de construction; elle se rapporte plus particulièrement à l'électrodéposition de minéraux afin de constituer une matière de consistance relativement molle (résistance à la compression de 0-68 kg/cm2) apte A servir de matériau de construction pour les structures, composants, ou éléments. Les dépôts minéraux peuvent dgal.e- ment servir de protection pour empêcher les bio-salissures, l'oxydation et l'attaque chimique des structures, composants ou éléments de construction. Dans d'autres applications, )es dépôts minéraux peuvent servir de support pour la croissance de la végétation marine, sur les récifs artificiels par exemple.The present invention relates generally to construction materials and methods; it relates more particularly to the electrodeposition of minerals in order to constitute a material of relatively soft consistency (compressive strength of 0-68 kg / cm2) suitable for serving as a building material for structures, components, or elements. Mineral deposits can also be used as protection to prevent bio-fouling, oxidation and chemical attack of structures, components or building elements. In other applications,) mineral deposits can serve as a support for the growth of marine vegetation, on artificial reefs for example.
L'eau de mer contient neuf éléments majeurs : sodium, magné- sium, calcium, potassium, strontium, chlore, souffre, brome et earbone. Ces éléments contiennent plus de 99,9 % des sels dissous dans la mer (se reporter à Millinan, Carbonates Marins,
Springer-Verlag, N.Y., 1974; Sedrup, Les Océanes : leur physique, chimie et biologie générale, Prentiss-Hall,
Inc. N.J. 1942 et Cucklin & Goldberg, Vol. I, Océano- graphie chimique, p. 121-196, Academic Press, Londres).Seawater contains nine major elements: sodium, magnesium, calcium, potassium, strontium, chlorine, sulfur, bromine and earbone. These elements contain more than 99.9% of the salts dissolved in the sea (see Millinan, Marine Carbonates,
Springer-Verlag, NY, 1974; Sedrup, Les Océanes: their physics, chemistry and general biology, Prentiss-Hall,
Inc. NJ 1942 and Cucklin & Goldberg, Vol. I, Chemical oceanography, p. 121-196, Academic Press, London).
La constance des taux entre les principaux déments, dans tous les océans, est une chose bien connue depuis longtemps (Dittmar, Challenger Reports, Physique et Chimie, p. 1-252, 1884).The constancy of rates between major dementias, in all oceans, has long been well known (Dittmar, Challenger Reports, Physics and Chemistry, pp. 1-252, 1884).
Les organismes marins inférieurs utilisent les minéraux en solution qui les entourent pour constituer des formations structurales. Les coquilles de mollusques par exemple, sont généralement constituées de cristaux de carbonate de calcium enfermes dans une matrice organique. Une proportion importante des protéines solubles de la matrice est crée suivant un cycle répétitif impliquant la séparation de l'acide aspartique, soit par la glycine ou la sérine (voir Jope, Vol. 26, Biochimie d'ensemble, p. 749, Elsevier, Amsterdam, 1971). Cette séquence, mettant en oeuvre la répétition régulière de charges négatives, peut fixer le Ca2 et les ions, et réaliser ainsi une fonction importante dans la minéralisation du support (Weiner and Hood,
Volume 190, Science, p. 987-989, 1975).Lower marine organisms use the dissolved minerals that surround them to form structural formations. Mollusc shells, for example, are generally made up of calcium carbonate crystals enclosed in an organic matrix. A significant proportion of soluble matrix protein is created following a repetitive cycle involving the separation of aspartic acid, either by glycine or serine (see Jope, Vol. 26, Ensemble Biochimie, p. 749, Elsevier, Amsterdam, 1971). This sequence, involving the regular repetition of negative charges, can fix Ca2 and ions, and thus perform an important function in the mineralization of the support (Weiner and Hood,
Volume 190, Science, p. 987-989, 1975).
Suivant le principe de la présente invention, une matière rela- tivement molle, apte à être utilisée pour la construction, la mise en valeur, et la protection de structures, éléments ou composants de construction, est obtenue par agglutination crée par l'électrodéposition des matières sur un support pré-formé immergé dans un milieu électrolytique. De prdférenee, l'électrolyte sera de l'eau de mer ou de l'eau saumatre, ayant une composition chimique permettant de constituer la matière qui se compose surtout de carbonates de calcium et de brucite.According to the principle of the present invention, a relatively soft material, suitable for use in the construction, enhancement, and protection of structures, elements or building components, is obtained by agglutination created by the electrodeposition of the materials. materials on a pre-formed support immersed in an electrolytic medium. Preferably, the electrolyte will be sea water or salt water, having a chemical composition making it possible to constitute the material which consists mainly of calcium carbonates and brucite.
Cependant, on peut utiliser tout liquide contenant des minéraux. However, any liquid containing minerals can be used.
Toujours suivant le principe de la présente invention, on peut réaliser une structure, un composant, ou un élément d construction constitué d'une matière relativement molle en plaçant un support composé, au moins partiellement, d'Osse matière électriquement conductrice et ayant la configuration générale de la structure, du composant, ou de l'élément de construction, dans un volume d'électrolyte, le dit support servant de cathode, et en disposant une anode dans l'élec- trolyte à proximité de la forme ébauchée, et en établissant ensuite un courant électrique continu entre les électrodes.Still according to the principle of the present invention, it is possible to produce a structure, a component, or a construction element made of a relatively soft material by placing a support composed, at least partially, of an electrically conductive material Osse and having the configuration general of the structure, of the component, or of the building element, in an electrolyte volume, said support serving as a cathode, and by placing an anode in the electrolyte close to the rough shape, and in then establishing a direct electric current between the electrodes.
Pour que la matière se dépose sur la plupart des structures, composants ou éléments de construction, la densité du courant électrique doit être supérieure â 3 ampères par m2 de surface cathodique, avec un potentiel de champ électrique entre les électrodes pouvant atteindre 20 000 Volts.In order for material to deposit on most structures, components or building elements, the electric current density must be greater than 3 amps per m2 of cathode area, with an electric field potential between the electrodes of up to 20,000 volts.
Enfin, conformément à la présente invention, on dispose d'une méthode permettant de constituer une structure, un composant, ou un élément de construction, en plaçant une forme ébauchée dans un volume d'électrolyte, ce support servant de cathode, et en disposant une anode A proximité de la forme ébauchée, et en établissant ensuite un courant électrique continu entre la cathode et l'anode pendant un laps de temps suffisamment long pour déposer sur la forme - ou la remplir - d'une matière structurale de consistance relativement molle.Finally, in accordance with the present invention, there is a method making it possible to constitute a structure, a component, or a construction element, by placing a rough shape in a volume of electrolyte, this support serving as a cathode, and by placing an anode in the vicinity of the rough shape, and then establishing a continuous electric current between the cathode and the anode for a period of time long enough to deposit on the shape - or fill it - with a structural material of relatively soft consistency .
Plus le temps passe, plus cette matière relativement molle s durcit, pour atteindre une résistance à la compression de plus de 100 kg/cm2. En cas de rupture, la structure, le composant ou l'élément de construction, peuvent être réparés par une nou- velle application de courant électrique.The more time passes, the more this relatively soft material hardens, reaching a compressive strength of over 100 kg / cm2. In the event of failure, the structure, component or construction element can be repaired by a new application of electric current.
On peut avoir une appréciation plus complète de l'invention en se reportant aux schémas ci-joints
Figure 1 : cette figure représente un modèle qualitatif
théorique en ce qui concerne les processus
électro-mécaniques intervenant dans les dép6lts
de minéraux. A more complete appreciation of the invention can be obtained by referring to the accompanying drawings.
Figure 1: this figure represents a qualitative model
theoretical with regard to the processes
electro-mechanical involved in depots
of minerals.
Les figures 2 et 3 représentent une forme support utilisa
pour la construction d'un récif artificiel.Figures 2 and 3 show a support form used
for the construction of an artificial reef.
les figures 4 et 5 représentent l'enrobage et la minéral
sation d'un pilier en bois.Figures 4 and 5 represent the coating and the mineral
sation of a wooden pillar.
A.Discussion générale
Les océans comportent en solution de grandes ressources de matières, agissant comme maillons dans le cycle d'échange perpétuel et vital entre les continents et la mer. Chaque année, les rivières déversent 2,73 x 109 tonnes métriques de solides fraichement dissous dans la mer. Dans les 70,8 % de la surface du globe recouverts d'eau, il y a plus de 60 x 1024 tonnes de ressources minérales (Wenk, E. Jr.A. General discussion
The oceans contain great resources of matter in solution, acting as links in the perpetual and vital cycle of exchange between the continents and the sea. Every year, rivers discharge 2.73 x 109 metric tons of freshly dissolved solids into the sea. In the 70.8% of the earth's surface covered with water, there are more than 60 x 1024 tonnes of mineral resources (Wenk, E. Jr.
"Ressources Physiques des Océans", les Océans, W.H."Physical Resources of the Oceans", Oceans, W.H.
Freeman and Co., 1969).Freeman and Co., 1969).
Mis à part l'oxygène et l'hydrogène, un mille cubique d'eau de mer contient:
Chlore 89 500 000 t
Sodium 49 500 000 t
Magnésium 6 125 000 t
Souffre 1 880 000 t
Calcium 1 790 000 t
Potassium 7 609 000 t
Brome 706 000 t
Carbone 132 000 t et 51 autres minéraux et éléments.Aside from oxygen and hydrogen, one cubic mile of seawater contains:
Chlorine 89,500,000 t
Sodium 49,500,000 t
Magnesium 6,125,000 t
Suffers 1,880,000 t
Calcium 1,790,000 t
Potassium 7,609,000 t
Bromine 706,000 t
Carbon 132,000 t and 51 other minerals and elements.
L'utilisation de processus identiques a ceux qui se manifestent dans les mécanismes structuraux des organismes vivants et dec environnements non vivants, comme les cavernes, produit une technologie de déposition minérale qui implique le dépôt et la calcification des minéraux en solution a des fins structurales. Par exemple, par le processus électrolytique (diagénèse), et ensuite par la phase biologique (biogénèse), les matières non structurées sont déposées par électrolyse sur des formes conductrices et chimiquement transformées par les organismes biologiques en matières à capacités structurales.The use of processes identical to those manifested in the structural mechanisms of living organisms and non-living environments, such as caves, produces mineral deposition technology that involves the deposition and calcification of minerals in solution for structural purposes. For example, by the electrolytic process (diagenesis), and then by the biological phase (biogenesis), unstructured materials are deposited by electrolysis on conductive forms and chemically transformed by biological organisms into materials with structural capacities.
Le dép8t et la calcification des minéraux dans l'environ- nement sont rendus possibles par le fait que le milieu dans lequel ils sont en suspension, en L'occurence l'eau, est un ampholyte - substance qui peut se comporter comme un acide ou comme une base - ce qui fait d'elle le solvant universel. Cette qualité unique s' illustre beaucoup plus simplement par le système structural et destruetural des grottes. Lorsque l'eau contient du dioxyde de carbone, qui se combine avec l'eau pour produire l'acide carbonique, les matières sont dissoutes. Lorsque le dioxyde de carbone se libère, l'eau devient une base et les matières précipitent pour former des stalactites et stalagmites.Des processus non-vivants identiques se produisent dans -tout l'envi.ronne- ment suivant des cycles de déport et de reprise.The deposition and calcification of minerals in the environment is made possible by the fact that the medium in which they are suspended, in this case water, is an ampholyte - a substance which can behave like an acid or as a base - which makes it the universal solvent. This unique quality is illustrated much more simply by the structural and destruetural system of the caves. When water contains carbon dioxide, which combines with water to produce carbonic acid, matter is dissolved. When carbon dioxide is released, water becomes a base and matter precipitates to form stalactites and stalagmites. Identical non-living processes occur throughout the environment following cycles of shifting and shifting. reprise.
On peut utiliser les processus électrolytiques pour précipi- ter sélectivement la matière sur des surfaces appropriées.Electrolytic processes can be used to selectively precipitate material on suitable surfaces.
Un certain potentiel électrique entre des électrodes fera les ions négatifs se déposer sur l'anode et les ions positifs se déposer sur la cathode. Au cours du processus d'électro- déposition, il existe trois modes suivant lesquels la matière peut être potentiellement déposée sur la cathode
1. Gradients de concentration
2. Attraction ionique, et
3 Migration électrique
Bien que les gradients de concentration soient les plus susceptibles de causer le dépôt, on ne peut écarter les combinaisons des trois méthodes. Le principe de base des réactions électro-chimiques est représenté sous forme tries simplifiée sur la FIG. 1.Sur la FIG, 1, les cases reetangulai.res repré- sentent soit les composés minéraux précipités h partir d'une solution grâce aux méthodes ci-dessufi, ou les ga? libérés,
Les flèches représentent le cheminement des réactions suivant le profil d'activité.A certain electrical potential between electrodes will cause negative ions to deposit on the anode and positive ions to deposit on the cathode. During the electrodeposition process, there are three modes in which material can potentially be deposited on the cathode.
1. Concentration gradients
2. Ionic attraction, and
3 Electrical migration
Although concentration gradients are the most likely to cause deposition, the combinations of the three methods cannot be ruled out. The basic principle of electrochemical reactions is shown in sorted simplified form in FIG. 1. In FIG, 1, the reetangular boxes represent either the mineral compounds precipitated from a solution by the above methods, or the ga? released,
The arrows represent the course of the reactions according to the activity profile.
En plus d'attirer les ions, l'électrolyse de l'eau de mer produit de la chaleur sur les surfaces des électrodes. C'est sur ces surfaces que la résistance est la plus grande; la température est par conséquent plus élevée, et le PH augmente.In addition to attracting ions, the electrolysis of seawater produces heat on the surfaces of the electrodes. It is on these surfaces that the resistance is greatest; the temperature is therefore higher, and the PH increases.
Tout d'abord, la décomposition thermique élimine l'acide carbonique (H2C03) ce qui permet au dioxyde de carbone (C02) de se libérer, ce qui fait que l'équilibre carbonate - hydrogène penche du c8té carbonate. L'augmentation de la concen- tration de carbonate, combinée à l'augmentation de la température et de la salinité, augmente la production ionique de cristaux de carbonate de calcium, et déclenche 7a précipita- tion. Cependant, au fur et à mesure que la solution devient plus alkaline (a un PH supérieur A 9), la production ionique de brucite (Mg(OH)2) dépasse le produit de solubilité et la brucite, de même que les carbonates, précipitent. Dans ce cas, le développement structural serait inhibé.Il est également possible que la matière amorphe enveloppant la cathode, ainsi que la présence d'autres cristaux tels que les phosphates, hydroxydes, ou carbonate de sodium, inhibent la précipitation de carbonate de caleium et empechent les cristaux dui se forment de continuer à se développer.First, thermal decomposition removes carbonic acid (H2CO3) which allows carbon dioxide (CO2) to be released, causing the carbonate - hydrogen balance to tilt towards the carbonate side. The increase in the carbonate concentration, combined with the increase in temperature and salinity, increases the ionic production of calcium carbonate crystals, and initiates precipitation. However, as the solution becomes more alkaline (has a PH greater than A 9), the ionic production of brucite (Mg (OH) 2) exceeds the solubility product and brucite, as well as carbonates, precipitate. . In this case, structural development would be inhibited.It is also possible that the amorphous material enveloping the cathode, as well as the presence of other crystals such as phosphates, hydroxides, or sodium carbonate, inhibit the precipitation of caleium carbonate and prevent the crystals that form from continuing to grow.
Il apparait, par essais de diffraction aux rayons X et par analyse de titrage chimique. que le plus gros pourcentage de matière formée est constitué par la brucite. On la trouve sous deux de ses trois formes distinctes : en forme d'assiette/ ou forme foliée, et sous forme massive. La brucite, dans sa forme foliée, est plus dure que le talc ou le gypse, et n1 est pas élastique Dans sa forme de matière massive, elle a un aspect savonneux. Il est possible qu'un faible pourcentage de la composition soit constitué de portlandite CA(0H2), qui est isostructurel avec la brucite. La précipitation rapide des composés de l'eau de mer donne en général de la brucite sous forme de matière massive.Un facteur essentiel de l'lasso ciation de Mg2+ sous forme de Mg (OH)2 est a réduction de a pression de C02 augmente jusqu'à la valeur normale, abaissant ainsi le PH, Mg(OE)2 .redevient MgCO3. De plus, MgCO3 se cristalise dans les noyaux - disponibles, c'est à. dire aragonite et calcite.It appears, by X-ray diffraction tests and by chemical titration analysis. that the largest percentage of material formed is constituted by brucite. It is found in two of its three distinct forms: plate / or foliate form, and massive form. Brucite, in its foliated form, is harder than talc or gypsum, and is not elastic. In its massive form, it has a soapy appearance. It is possible that a small percentage of the composition is CA portlandite (0H2), which is isostructural with brucite. The rapid precipitation of compounds from seawater usually gives brucite as a massive material.An essential factor in the removal of Mg2 + as Mg (OH) 2 is the pressure reduction of CO2 increases. up to the normal value, thus lowering the PH, Mg (EO) 2 becomes MgCO3. In addition, MgCO3 crystallizes in the nuclei - available, that is to. say aragonite and calcite.
B. lectrodérosition de minéraux sur les structures, comno-
sants et éléments de construction.B. electroderosition of minerals on structures, comno-
health and construction elements.
Pour illustrer l'utilisation de l'électrodéposition de minéraux pour la construction ou la mise en valeur et l'enrobage de structures, composants et éléments de construction, nous allons donner un exemple impliquant les surfaces cathodiques. Tel qu'utilisé dans le présent document, le vocable 1'matériau relativement mou" se rapporte à une matière ayant une résistance à la compression de O - 68-kg/cm2. To illustrate the use of mineral electroplating for the construction or enhancement and embedding of structures, components and building elements, we will give an example involving cathode surfaces. As used herein, the term "relatively soft material" refers to a material having a compressive strength of 0 - 68-kg / cm 2.
Les figures 2 et 3 représentent, en plan et en élévation respectivement, un élément pré-formé 10, réalisé en accordéon et qui constitue un récif artificiel. La forme lu se compose d'un treillis métallique, avec tiges en acier, en fer et en carbone (2U), qui sont reliées au treillis métallique. Ses dimensions sont de 20 m en largeur et 60 m en longueur. Il est disposé sur le fond, mais pourrait être aussi bien flottant. 30 est un cable électrique reliant la structure à la borne négative d'une source de courant continu. 40 est une anode flottante maintenue par un filin d'ancre 50, et retenue par un flotteur 60. 70 est une anode place sur un pieu en bois ou en plastique (80) enfoncé dans le fond de la mer.FIGS. 2 and 3 represent, in plan and in elevation respectively, a pre-formed element 10, made in an accordion shape and which constitutes an artificial reef. The read form consists of a wire mesh, with steel, iron and carbon (2U) rods, which are connected to the wire mesh. Its dimensions are 20 m in width and 60 m in length. It is laid out on the bottom, but could also be floating. 30 is an electric cable connecting the structure to the negative terminal of a direct current source. 40 is a floating anode held by an anchor line 50, and retained by a float 60. 70 is an anode placed on a wooden or plastic stake (80) driven into the seabed.
90 est le cable électrique reliant les anodes à la borne positive d'une source de courant continu. 100 sont les raecordements du cable aux anodes et à la cathode. les anodes peuvent être en carbone, graphite, platine, colombium, plomb, tantale, et autres matières conductrices.90 is the electric cable connecting the anodes to the positive terminal of a direct current source. 100 are the cable connections to the anodes and the cathode. the anodes can be carbon, graphite, platinum, colombium, lead, tantalum, and other conductive materials.
Pour faire en sorte que les minéraux naturellement présents dans l'eau de mer et d'une résistance initiale à la compres- sion de O - 68 kg/cm2 se déposent sur cette structure 10, on peut établir un potentiel de champ électrique compris entre 0,3 et 20000 volts, avec une densité de courant de 3 3000 A/m2 de surface cathodique On peut choisir une densité de courant spécifique pour déposer des minéraux non-structuraux relativement mous sur une période de plusieurs mois, semaines, ou jours. Lorsqu'on interrompu le courant électrique, la matière se durcit et devient structurale Les matières biologiques peuvent s'établir sur et dans les minéraux déposés, et peuvent en changer les propriétés chimiques et structurales.En cas d'avarie chimique ou physique des couches minérales déposées, le rétablissement du courant électrique permet de réparer les fissures et de remplacer les pertes de matière. La résistivité électrique est plus faible au niveau de zones endommagées; le métal cathodique mis à nu attire plus de minéraux que le métal. recouveru de minéraux. De manière a faire se déposer une couche de minéraux uniforme, ou de manière à obtenir sélectivement des couches plus épaisses de minéraux déposés sur le support (10), on peut déplacer les anodes (60) et (70), et les disposer en divers emplacements
Les figures 4 et 5 donnent un second exemple de dépôt de minéraux produisant un matériau minéral relativement mou.To ensure that minerals naturally present in seawater and with an initial compressive strength of 0 - 68 kg / cm2 are deposited on this structure 10, an electric field potential of between 0.3 and 20,000 volts, with a current density of 33,000 A / m2 cathode surface A specific current density can be chosen to deposit relatively soft non-structural minerals over a period of months, weeks, or days. When the electric current is interrupted, matter hardens and becomes structural Biological materials can become established on and in the deposited minerals, and can change their chemical and structural properties In the event of chemical or physical damage to the mineral layers removed, the restoration of the electric current makes it possible to repair the cracks and to replace the losses of material. Electrical resistivity is lower at damaged areas; the exposed cathode metal attracts more minerals than the metal. covered with minerals. In order to deposit a uniform layer of minerals, or so as to selectively obtain thicker layers of minerals deposited on the support (10), the anodes (60) and (70) can be moved and placed in various locations
Figures 4 and 5 give a second example of a deposit of minerals producing a relatively soft mineral material.
Un pieu en bois ou en métal (10) est recouvert d'un matéria@ conduisant l'électricité, constitué d'un treillis métallique ou de fibre de carbone (20). Le matériau conducteur et rel.é, par l'intermédiaire d'un cable électrique (30), à la borne négative d'une source de courant continu, constituant ainsi une cathode. Près de la cathode, on place une ou plusieurs anodes (40), reliées par un cable a a borne positive d'une source de courant continu.A wooden or metal stake (10) is covered with an electrically conductive material consisting of a wire mesh or carbon fiber (20). The conductive material and rel.é, via an electric cable (30), to the negative terminal of a direct current source, thus constituting a cathode. Near the cathode, one or more anodes (40) are placed, connected by a cable to a positive terminal of a direct current source.
Pour précipiter électro-chîmiquement les minéraux d' tune réss- tance initiale à la compression de O - 68 kg/cm2 sur la cathode, on peut établir un potentiel de champ électrique compris entre 0,3 et 20 000 volts, avec une densité de courant de 3 - 3000 A/m2 de surface cathodique. Il est possible de choisir une densité de courant spécifique pour déposer une couche de minéraux relativement mous qui durcira dans le temps. Une fois la couche minérale déposée, on peut enlever les cables (30) et (50), ainsi que l'anode (40).
To electrochemically precipitate minerals with an initial compressive strength of 0 - 68 kg / cm 2 on the cathode, an electric field potential of between 0.3 and 20,000 volts can be established with a density of. current of 3 - 3000 A / m2 of cathode surface. You can choose a specific current density to deposit a relatively soft mineral layer that will harden over time. Once the mineral layer has been deposited, the cables (30) and (50) can be removed, as well as the anode (40).
Les deux exemples ci-dessus décrivent un procédé électrochimique et chimique permettant de faire se déposer les minéraux sur des matériaux cathodiques.The two examples above describe an electrochemical and chemical process for depositing minerals on cathode materials.
Cependant, ces couches minérales confèrent également. une protection contre la corrosion en étant alcalines et en empêchant l'accès de l'oxygène à ce gui était auparavant la cathode. De plus, dans l'exemple donné fieures 4 et 5, il est à supposer que les minéraux déposés vont minéraliser le périmètre extérieur du bois et remplir les trous de tarets et autres vides dus aux organismes attaquant le bois.However, these mineral layers also confer. corrosion protection by being alkaline and preventing the access of oxygen to this mistletoe which was previously the cathode. In addition, in the example given from 4 and 5, it is assumed that the deposited minerals will mineralize the outer perimeter of the wood and fill the holes in the boreholes and other voids due to organisms attacking the wood.
Les minéraux enveloppent le pieu en bois à partir d'un niveau situé en dessous de la marque de la vase jusqu'à la marque moyenne de haute mer, produisant un milieu alcalin dans le bois lui-meme et agissant comme une barrière emp- chant l'attaque du pieu par les organismes marins.The minerals envelop the wooden stake from a level below the slime mark to the medium high water mark, producing an alkaline medium in the wood itself and acting as a barrier preventing attack on the stake by marine organisms.
Au cas où le dépôt de minéraux serait effectué sur un plet neuf traité aux produits chimiques tels que le créosote os autres substances toxiques, l'enveloppe minérale empêchera le lessivage de ces produits chimiques, protégeant ainsi le pieu de bois.In the event that the mineral deposit is made on a new plet treated with chemicals such as creosote or other toxic substances, the mineral shell will prevent the leaching of these chemicals, thus protecting the wood stake.
Une fois le dépôt minéral achevé sur la cathode, les organismes marins peuvent se fixer sur et dans les matières déposées électrolyquement. En transformant la. cathode en anode, on produit du gaz de chlore qui peut servir à tuer les matières biologiques dans et sur les minéraux ddpotse . Once the mineral deposit is complete on the cathode, marine organisms can attach themselves to and in the electrolytically deposited material. By transforming the. From cathode to anode, chlorine gas is produced which can be used to kill biological materials in and on deposited minerals.
C. Applications spécifiques.C. Specific applications.
Le procédé de dépôt minéral peut potentiellement contribuer de manière importante à résoudre des problèmes d'ingénierie énormes que l'on rencontrera dans les océans tels que la construction d'usines de Conversion d'Energie Thermique
Océanique (CETO). Il est évident par exemple que l'utilisation de matériaux de construction traditionnels comme l'acier, le béton armé à la fibre de verre, les plastiques, et l'acier pour tubes pour la réalisation des tuyaux d'alimentation d'eau froide des centrales CETO entraîneront des frais énormes du fait que les circuits devront être sur-dimensionnés afin de tenir compte de paramètres inconnus ou seulement vaguement définis.The mineral deposition process has the potential to contribute significantly to solving huge engineering problems that will be encountered in the oceans such as the construction of Thermal Energy Conversion plants.
Oceanic (CETO). It is obvious, for example, that the use of traditional building materials such as steel, reinforced concrete with fiberglass, plastics, and steel for tubes for the realization of the pipes of cold water supply of the CETO plants will incur enormous costs as the circuits will have to be over-dimensioned in order to take into account unknown or only vaguely defined parameters.
A l'opposé, une configuration à tube cathodique aquadynamique relativement légère permettant le montage de l'usine sur site peut être soumise à un dép8t minéral sélectif de manière à supporter efficacement les efforts imprévisibles et changeants (changement de la configuration des courants océaniques par exemple).In contrast, a relatively light aquadynamic cathode ray tube configuration allowing the assembly of the plant on site can be subjected to a selective mineral deposit so as to effectively withstand unpredictable and changing forces (change in the configuration of ocean currents for example. ).
En cas d'attaque lente ou d'avarie brusque de la paroi, on peut réparer le tube en plaçant une anode au voisinage de la partie endommagée, ce qui facilite, par exemple, la cémentation des fissures, le remplacement de la matière perdue, et le renforcement des couches minérales déposées auparavant.In the event of a slow attack or sudden damage to the wall, the tube can be repaired by placing an anode in the vicinity of the damaged part, which facilitates, for example, the cementation of cracks, the replacement of the lost material, and the reinforcement of previously deposited mineral layers.
Un autre domaine d'application prévisible touche la constru- tion et J*entretien des installations de mariculture. Il est possible de eonstruire, d'entretenir et de réparer des récifs artificiels fixes ou mobiles grâce au procédé de dépôt minéral. Ces structures peuvent durer très longtemps dans l'eau; les matières électro-déposées sont stables en milieu aqueux.Another foreseeable field of application relates to the construction and maintenance of mariculture facilities. It is possible to build, maintain and repair fixed or mobile artificial reefs through the mineral deposition process. These structures can last a very long time in water; the electro-deposited materials are stable in aqueous medium.
D. Avantages de la technologie de dépôt minéral.D. Advantages of mineral deposition technology.
Les méthodes de construction façonnée, telles qu'utilisées actuellement, ont des limites qui leur sont inhérentes.Shaped construction methods, as used today, have inherent limitations.
Exemples: un élément en béton ou en acier immergé dans l'eau de mer devient inutile une fois brisé ou dégradé du fait qu'il ne peut répondre à ses spécifications de base s'il n'est pas réparé. Dans la plupart des cas, la réparation nécessite l'enlèvement de l'élément et sa rd-installation sur site, ce qui entraine des frais très élevés.Examples: A concrete or steel element submerged in seawater becomes useless once broken or degraded because it cannot meet its basic specifications if it is not repaired. In most cases, the repair requires the removal of the element and its re-installation on site, which entails very high costs.
Un élément structural produit par électrodéposition de minéraux peut par contre être réparé ou reconditionné sur place après avarie. Par réapplication du courant électrique on peut recréer les memes conditions et réutiliser les mêmes ressources que celle initialement employées pour créer l'élément. On ne trouve pas cette caractéristique dans les méthodes oumatériaux de eonstruction communément utilisés.On the other hand, a structural element produced by the electroplating of minerals can be repaired or reconditioned on site after damage. By reapplying the electric current we can recreate the same conditions and reuse the same resources as those initially used to create the element. This characteristic is not found in commonly used construction methods or materials.
Lorsque, par exemple, une structure en béton armée est prise et qu'elle quitte son coffrage, ses caractéristiques initi. When, for example, a reinforced concrete structure is taken and leaves its formwork, its characteristics initiate.
et structurelles ne peuvent être modifiées que par des travaux importants. Par conséquent, ceci pose des limites strictes aux facultés d'adaptation de l'élément à des condi- tions variables.and structural can only be changed by major works. Therefore, this places strict limits on the adaptability of the element to varying conditions.
Les applications du procédé de déport minéral éleetro-chimique sont évidentes : habitats flottants et ilotes industriels par l'utilisation de déchets d'argile, sable, gravier, ou eau en tant que matériau de construction, stabilisés par dépot minéral, assisessur rives, monts marins, et plateau continental, installations de mariculture, caisses de stockage immergées, barrages et jetées, pipelines, ponts, tunnels, pistes d'aero- ports, plages artificielles, murs marins, détournement de courants, éléments de construction pour usage terrestre, récifs artificiels, coques de navires et de barges, installations pour marinas, fermeture d'atolls, points d'ancrage, convertisseurs d'énergie des courants, installations d'observation et de recherche, bouées, quais, revêtement protecteur pour piliers en bois, cloisons, structures, composants et éléments pour usage terrestre etc... protection et mise en valeur des structures, éléments de construction et éléments utilisant des minéraux électro-déposés relativement mous et qui durci ront dans le temps pour donner un matériau possédant une intégrité structurale à des fins explicatives et illustratives. The applications of the electrochemical mineral deport process are obvious: floating habitats and industrial islands by the use of waste clay, sand, gravel, or water as a building material, stabilized by mineral deposit, sitting on the banks, mountains. marine, and continental shelf, mariculture facilities, submerged storage boxes, dams and jetties, pipelines, bridges, tunnels, airport runways, artificial beaches, sea walls, current diversion, construction elements for land use, reefs man-made, hulls of ships and barges, installations for marinas, closure of atolls, anchoring points, energy converters of currents, observation and research installations, buoys, docks, protective coating for wooden pillars, bulkheads , structures, components and elements for land use etc ... protection and enhancement of structures, construction elements and elements using electro-deposited minerals relatively soft and which will harden over time to a material having structural integrity for explanatory and illustrative purposes.
Il Faut comprendre cependant que de nombreuses modifica- tions et changements du produit ou de l'article et de mon procédé de réalisation peuvent être apportés pour@la mise en oeuvre et ltutilisation de la présente invention, sans s'écarter de l'idée utiliser les minéraux déposés par électrolyse. Par exemple, il est envisagé d'utiliser des éléments préformés réalisés en matériaux solides plutôt qu'en treillis. Il est également envisagé de réaliser : structures pré-formées avec sous-éléments structuraux tels que des barres de renfort en acier. It should be understood, however, that many modifications and changes to the product or article and my method of making can be made for the practice and use of the present invention, without departing from the idea to use. minerals deposited by electrolysis. For example, it is envisioned to use preformed elements made of solid materials rather than mesh. It is also envisaged to produce: pre-formed structures with structural sub-elements such as steel reinforcing bars.
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FR8300482A FR2539146A1 (en) | 1983-01-11 | 1983-01-11 | Mineral concretioning of structures, components and structural elements |
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