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GLACES ET VERRES N° 88 — Février 1947
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Fig. 1. — Le joint et son potelet de raccordement. (COUPÉ HORIZONTALE) Un joint de dilatation rationnel pour la construction de murs en briques de verre Réaliser une paroi ou un mur de briques en verre recuit est pour l'entrepreneur un travail délicat chaque fois que, dans les conditions de montage (et c'est le cas le plus fréquent), il est exigé d'avoir comme niveau, pour la partie béton-verre, le nu intérieur ou le nu extérieur de la maçonnerie, sans saillie ou retrait. La libre dilatation des panneaux translucides doit être intégralement assurée et les parties béton-verre ne doivent sous aucun prétexte être liées, par exemple, par des « cheveux » à la maçonnerie, soit directement, soit par l'intermédiaire de châssis métalliques. Pour augmenter la sécurité d'emploi des briques de verre, voici un joint de dilatation efficace, dont on nous communique la coupe reproduite ci-contre (fig. 1), et qui permet aux panneaux translucides d'être alignés avec le nu intérieur ou extérieur du bâtiment; ce système rationnel facilite la mise en place de panneaux coulés à plat et dressés après coup, ou de briques posées par rangées successives. Panneaux coulés à plat. a) Réserver dans la maçonnerie une feuillure représentée par la ligne ABC. On a : AB = épaisseur de la brique utilisée + 1 mm; BF ≥ 60 mm; FC = cote variable. b) Laisser dépasser du mur en béton armé des cheveux de 5 mm de diamètre tous les 20 cm environ. c) Une fois le cadre en chevrons fait à terre et l'aire en plâtre dressée, disposer au long des chevrons de rive et à la partie haute une baguette en bois permettant d'obtenir au décoffrage un panneau comportant un angle ≤ 60° sur trois de ses côtés. Poser les briques, ferrailleur et couler. d) Après prise du béton des joints et après avoir appliqué sur la partie FC un produit assurant l'étanchéité, dresser le panneau en le posant directement par sa base sur son assise, le pousser à fond de feuillure et le maintenir en place, sans omettre de glisser en EF un carton de 1 mm d'épaisseur minimum. e) Disposer un ou deux fers ronds de 5 mm de diamètre sur toute la hauteur du panneau à monter et rabattre les cheveux en ayant soin de les « crosser » autour du ou des deux fers verticaux en alternant. Dresser un bois de coffrage s'appuyant en A et E et couler le potelet en béton en prenant les soins habituels pour le bon accrochage du nouveau béton sur l'ancien. (Les potelets droit et gauche se coulent en même temps.) f) À la partie haute, mêmes opérations. g) Après prise des potelets, dépose des bois de coffrage et nettoyage. Montage par rangées successives. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir un potelet de raccordement. Il suffit de réserver dans la maçonnerie une feuillure de profil EFC, d'appliquer en FC le produit assurant l'étanchéité et de disposer le carton en EF. On opère ensuite comme pour des briques ordinaires, en réservant toutefois les fers d'armature. Dans les deux cas, quelle que soit la direction des efforts, le panneau se dilate librement. Enfin, le potelet en béton armé peut être remplacé par une cornière ouverte à 120°, démontable ou scellée dans la maçonnerie, ce qui permet un revêtement mural (boiserie, marbre, produits vitrifiés opaques, etc.) venant se raccorder au panneau de briques en verre (fig. 2). A. K. Fig. 2. — Le potelet est remplacé ici par une cornière. Ce dispositif permet de raccorder directement le panneau translucide avec un revêtement mural. (COUPÉ HORIZONTALE) Supplément au N° 88 de Glaces et Verres (février 1947).
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GLACES ET VERRES REVUE TECHNIQUE, ARTISTIQUE, PRATIQUE 62, rue de la Chapelle, PARIS (18e) — Téléph.: Botzaris 60-62 Direction : R. LHOTE Édition de la Société d'Études et de Publicité Société à responsabilité limitée au Capital de 25.000 fr. R.C. Seine 229.903 B — Rép. Prod. Seine C A 13.717 Rédaction : M. Despréaux --- ABONNEMENTS Un an : France, 119 francs; Étranger, 225 francs Compte de Chèques postaux : Paris 1155-78 Tous les deux mois Le numéro : 24 francs (Étranger : 45 francs) N° 88 20e année Février 1947 --- Sommaire Vues sur le comportement mécanique du verre (Bernard Long), p. 1. “Méditation” (Henry de Waroquier), p. 4. Miroitiers d’autrefois, miroitiers d’aujourd’hui, p. 5. Un étrange “documentaire” sur les origines du verre de sécurité (D...), p. 11. Panneaux de cheminée modernes, p. 12. Table de jeu en glace décorée, p. 16. Encart: Un joint de dilatation rationnel pour la construction de murs en briques de verre (A. K.). Les articles sont publiés sous la responsabilité de leurs auteurs. Tous droits de reproduction réservés pour la France et l’étranger. --- Vues sur le comportement mécanique du verre par Bernard Long, directeur général de l’Institut du Verre (1). Tout le monde sait qu’en dehors de sa grande transparence et de sa faible altérabilité aux agents atmosphériques, le trait essentiel du verre est sa fragilité. Comment faut-il comprendre cette fragilité, cette aptitude à se briser facilement, comme maints dictionnaires la définissent? Elle résulte principalement du fait que le verre ne peut pas se déformer plastiquement à la température ambiante; il n’est alors susceptible que de déformation élastique et la proportionnalité des déformations aux contraintes qui les provoquent (loi de Hooke) est valable jusqu’à la rupture, c’est-à-dire que, contrairement à ce que l’on observe pour un grand nombre de matériaux, il n’y a pas, une fois franchie la limite élastique, possibilité de déformation permanente plus ou moins importante avant rupture. Et pourtant, il a été bien souvent avancé, sous (1) Le Bulletin Technique du Bureau Veritas, dans son numéro daté de novembre - décembre 1946, publie un important article de M. Bernard Long sur les récents progrès accomplis dans le domaine des matériaux de construction en verre. L’auteur, rappelant que l’emploi des matériaux est commandé par leurs propriétés, commence son exposé par quelques données sur les propriétés du verre, et particulièrement sur son “comportement mécanique”. La physionomie de cet étonnant matériau est ainsi brossée à larges traits, à la lumière des travaux scientifiques récents, dans le substantiel chapitre que nous reproduisons ici. --- GLACES et VERRES
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des formes imprégnées de beaucoup de fantaisie, que le verre longuement contraint à la température ambiante présentait des déformations permanentes mesurables au moyen des appareils les plus simples. N'a-t-on pas dit que les très vieux vitrages de nos cathédrales étaient plus épais à leur partie inférieure qu'à leur partie supérieure par suite d'un écoulement plastique du verre sous son propre poids, sans se demander préalablement si l'épaisseur de ces vitrages était uniforme à l'origine? Dans cet ordre d'idées, Lord Rayleigh (1930) a remis les choses au point en constatant qu'un tube d'un mètre de long, disposé horizontalement et maintenu fléchi pendant sept ans par une charge appliquée en son milieu, ne conservait pas la moindre déformation permanente après l'enlèvement de la charge. Il semble que les « croyances » relatives à l'écoulement plastique du verre à la température ambiante soient le prolongement normal de la notion simpliste que le verre n'est autre chose qu'un liquide de très haute viscosité. Les amateurs d'extrapolations hardies ont pu calculer sans difficulté, à partir de résultats expérimentaux s'arrêtant à 400°, que la viscosité d'un verre sodo-calcique ordinaire pouvait être, à 20°, de l'ordre de $10^{70}$ poises. C'est là un résultat qu'aucune imagination ne saurait concevoir et Franck Preston l'a soumis, non sans humour, à la confrontation d'un calcul savoureux : il considère une fibre de verre de $1,9 \times 10^{27}$ cm (longueur équivalente à deux mille millions d'années-lumière) qui serait soumise à une contrainte d'extension de $3,5 \times 10^8$ dynes/cm² (environ 350 kg/cm²) pendant deux billions d'années. Sa viscosité étant supposée de $10^{70}$ poises, elle s'allongerait, dans les conditions précédentes, de $1,4 \times 10^{-8}$ cm, c'est-à-dire d'une longueur inférieure au millième de diamètre d'un électron. * Délaisissant ces vaines « récréations mathématiques », il nous suffira, pour clore le débat, d'indiquer que deux des principales raisons pour lesquelles les astronomes s'adressent au verre pour réaliser leurs grands miroirs astronomiques, dans lesquels le verre n'est, en réalité, que le support d'une couche extrêmement mince d'argent ou d'aluminium, sont : sa rigidité et sa permanence de forme bien supérieures à celles d'autres matériaux, l'acier par exemple. L'assimilation du verre à la température ambiante à un liquide extrêmement visqueux a été dénoncée par Harold Jeffreys (1927) comme une dangereuse demi-vérité. Il fait remarquer que les liquides n'ont pas de rigidité et que les rigidités des verres sont comparables à celles des cristaux, puis il ajoute que, si l'on considère que la propriété caractéristique d'un solide est le retour complet à la forme initiale après déformation et suppression de la cause de déformation, l'expérience établit que la silice vitreuse est le plus typique parmi les solides connus. Comment cette parfaite rigidité, cette impossibilité de se déformer plastiquement à la température ambiante, conditionne-t-elle la grande fragilité du verre? L'étude de la résistance du verre à la traction a conduit divers physiciens, notamment A. A. Griffith, à admettre que la surface du verre est couverte de fissures ou craquelures microscopiques dont le nombre et l'orientation varient suivant les actions subies au cours de la solidification, pendant le façonnage à chaud. Lorsque des forces extérieures sont appliquées à une pièce de verre, ces fissures donnent lieu à l'effet d'entaille qui, comme on le sait, se traduit par une concentration des contraintes principalement au voisinage du fond des fissures et, comme il n'y a pas d'adaptation possible de la matière par déformation plastique, la rupture par extension se déclenche pour une contrainte moyenne apparente relativement basse. L'affaiblissement de la résistance mécanique par les fissures superficielles peut être diminué en traitant la surface par une solution diluée d'acide fluorhydrique, soit qu'on suppose qu'elles sont éliminées par la dissolution d'une pellicule de verre, soit qu'on imagine que le traitement en question arrondit leur profil. L'expérience montre qu'en appliquant ce traitement à des baguettes de traction ou de flexion, la résistance mécanique peut être augmentée considérablement (décuplée par exemple), surtout si l'on a soin que la surface ne soit plus touchée après le traitement. On peut neutraliser l'effet des fissures et contre-carrer la fragilité en mettant les couches superficielles du verre en compression par la trempe; ainsi, la rupture ne peut s'amorcer que lorsque la contrainte d'extension due aux forces extérieures et qui tend à ouvrir les fissures, dépasse franchement la contrainte de compression due à la trempe qui tend à les maintenir fermées. L'affaiblissement de la résistance mécanique du verre par les fissures de sa peau permet d'expliquer aussi l'action de l'eau. On sait qu'ausstitôt après sa fabrication un objet en verre s'enferme dans une gaine d'eau. Cette humidité adsorbée rompt dans les molécules superficielles les liaisons entre la silice et les constituants basiques et donne ainsi à la surface une structure craquelée. On constate qu'en éliminant le film de surface on peut tripler la résistance. On a aussi constaté que la variation de l'état hygrométrique était capable de modifier de plusieurs pourcents la résistance mécanique d'un jour à l'autre et que le séchage dans le vide permettait de la doubler ou de la tripler. Un autre trait caractéristique du comportement mécanique du verre est le phénomène de fatigue, c'est-à-dire la diminution de sa résistance lorsque croît le temps pendant lequel il est contraint. Cette diminution est particulièrement importante dans le domaine des temps d'application de la charge allant d'une fraction de seconde à quelques heures. On sera édifié par les chiffres suivants empruntés à une étude de F. W. Preston sur la rupture de tubes en verre sodo-calcique : GLACES VERRES
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Temps d'application en secondes. --- Contrainte de rupture en kg/mm². --- 10⁻² --- 14,30 --- 10⁻¹ --- 11,40 --- 7,60 --- 10² --- 6,48 --- 10³ --- 5,70 --- 10⁴ --- 5,07 --- 10⁵ --- 4,47 --- Pour les faibles temps d'application, l'auteur utilisait un dispositif électrique de mise en charge et il est à peine besoin d'indiquer que toutes les précautions étaient prises pour maintenir constantes la température et l'humidité aux cours des différents essais. Ces résultats ne font que confirmer ceux de caractère plus pratique observés sur la résistance des bouteilles à la pression interne; ils expliquent le point de vue des fabricants de champagne qui se refusent à employer des bouteilles ayant déjà servi. Si l'on admet avec F. W. Preston que la fatigue du verre puisse être caractérisée par le rapport de sa résistance pour un temps relativement court à sa résistance pour un temps relativement long d'application de la charge, on constate que cette fatigue, relativement faible à basse température, croît soudainement au point de fusion de la glace, se maintient à peu près constante pendant un intervalle de température de 200° environ, puis retombe à une valeur faible entre 400 et 500°. On est tenté d'interpréter cette fatigue par l'adsorption d'humidité en surface : aux basses températures la couche imprégnée d'humidité serait épaisse mais inactive, aux températures élevées elle serait extrêmement mince, mais entre ces deux extrêmes elle serait à la fois épaisse et active. Tout ce qui précède justifie amplement l'opinion que toute la faiblesse du verre est dans sa « peau » et qu'aucun essai n'est en mesure de nous renseigner sur la valeur réelle de sa résistance de masse. Il faudrait pourtant se garder de conclure un peu hâtivement que la résistance du verre industriel, tel qu'il sort des fours de grosse production, n'est pratiquement pas influencée par l'état de sa masse. Ce verre n'est pas, encore de nos jours, exempt de défauts, de « discontinuités » de masse qui, au même titre que les discontinuités de surface, entraînent dans leur voisinage des concentrations de contraintes. Autrement dit, l'homogénéité n'est pas irréprochable et beaucoup de personnes savent qu'en dehors de bulles plus ou moins clairsemées suivant la qualité, on voit, à l'intérieur du verre, des couches juxtaposées de propriétés physiques légèrement différentes (ondes, gommes, fils). Ces discontinuités de masse apportent leur part de complication, d'irrégularité, dans tous les problèmes de résistance et préoccupent ceux qui ont la mission de fabriquer des produits résistant à certaines épreuves. Si, par la trempe bien comprise, les verriers sont parvenus à desserrer quelque peu l'étreinte de la fragilité en neutralisant l'effet des fissures par la mise en compression des couches superficielles, il n'en demeure pas moins que l'amélioration de l'homogénéité du gros verre industriel est plus que jamais à l'ordre du jour du progrès technique. D'après les efforts actuellement développés dans ce sens dans tous les pays, et plus spécialement aux Etats-Unis, il est permis de prévoir que la grosse industrie verrière connaîtra dans un proche avenir l'âge de l'homogénéité après avoir connu, depuis 1930, l'âge de la trempe. Les considérations que nous avons développées ci-dessus nous ont fait pénétrer quelque peu l'intimité de ce matériau si capricieux qu'est le verre, si sensible aux infiniment petits qui affectent sa peau et pourtant si résistant à la corrosion chimique comparativement aux autres matériaux. Elles ne sont, certes, pas rassurantes pour ceux qui, ayant d'excellentes raisons de se livrer à certaines approximations par le calcul, désirent connaître avec quelque précision les valeurs des constantes qui entrent dans leurs formules. Si l'on peut fixer aux environs de 7000 kg/mm² la valeur du module d'Young des verres sodo-calciques ordinaires à la température ambiante et renoncer à évoquer les variations, d'ailleurs assez limitées, qu'elle peut présenter en fonction de certaines variables, on se trouve très embarrassé d'indiquer une valeur pour la résistance à la traction. D'après ce qui précède, on paraît être en droit de dire que la question est indéterminée et l'indétermination ne fera que s'accrocher si nous ajoutons que lorsque, dans les essais de traction, on s'adresse à des éprouvettes de diamètre très faible, telles que les fibres de verre, on mesure des valeurs de la résistance à la traction qui croissent considérablement avec la diminution du diamètre et atteignent plusieurs centaines de kg par mm², lorsque le diamètre est voisin du millième de millimètre. C'est là un ordre de grandeur qui est cent fois plus élevé que celui révélé par l'essai banal de traction effectué sur des baguettes de quelques millimètres de diamètre. Ce n'est pas ici le lieu de développer l'influence d'autres facteurs que le diamètre, le traitement thermique par exemple, sur la résistance des fibres, mais il faut signaler que la conclusion qui se dégage des travaux les plus récents est que cette grande résistance doit être attribuée à une diminution de la sévérité des fissures présentes dans le verre sans qu'on puisse préciser que les fissures les plus agissantes sont absentes ou qu'elles existent moins fréquemment. Tout bien considéré, on peut admettre, pour les pièces en verre de forme simple (lames à faces parallèles par exemple) et d'une épaisseur supérieure à quelques millimètres, que la résistance à la traction ne dépasse pas 3 kg/mm² lorsque la surface a été polie mécaniquement. Dans le cas où l'on a affaire à des pièces ayant une « peau » gercée au contact des outils de façonnage à chaud, il paraît prudent de ne pas compter sur plus de 1,5 kg/mm². Il est bien évident que, pour écarter autant que possible les surprises, ces chiffres doivent, dans les calculs, être divisés par un coefficient de sécurité. B. LONG. GLACES VERRES
