Brevet FR2000394A1 — publié le 19690905

La présente invention est relative à une composition utile comme mortier chimique et, plias particulièrement, à l'utilisation d'une résine synthétique et d'un solvant organique hydrosoluble qui peut dissoudre cette résine de manière à former une composi-5 tion utile comme mortier chimique. On utilise le mortier dans les travaux civils et Industriels et dans les mines pour éviter les fuites & ' eau, par exemple sur tin barrage pour éviter l'écoulement de l'eau dans l'excavation et pour renforcer les fondations. 10 Un traitement au mortier chimique a été beaucoup utilisé quand les fondations sont perméables à l'eau. Par la technique antérieure, on a utilisé comme produits chimiques pour un traitement au mortier chimique, du silicate de sodium, des composés vi-nyliques ou chrome-lignine, etc. Cependant, dans les procédés au 15 Mortier utilisant du silicate de sodium, il est difficile de donner aux fondations une résistance suffisante, parce que les produits chimiques injectés peuvent être absorbés intialement à la surface des fondations, et il est difficile de faire en sorte que les produits chimiques puissent atteindre les parties intérieures 20 des fondations. Dans un procédé au mortier utilisant des compo-isé&r vinyliques, les quantités optimales de lf initiateur et de l'accélérateur de la réaction de polymérisation dépendent de la qualité des fondations. C'est pourquoi, dans ce type de procédé, il est tirés difficile de régler la polymérisation. Bans des pro-25 cédés an mortier utilisant du chrome-lignine, il peut 3e former des gels dans les fondations • Cependant » quand celles-ci sont à l'état gelé ou séché, il se fosme des gela de stabilité médiocre. L'invention vise une composition améliorée pour un traitement au mortier comprenant une résine synthétique et un solvant 30 organique hydrosoluble qui peut dissoudre eette résine. Cette composition renforce efficacement les fondations en remplissant les espaces vides dans le sol, et en bouchant 1®cheminsd'infiltration de l'eau dans les fondations. 111© p@ut être utilisée d'une manière sûre et sans danger. 35 L'invention repes© sus- la découvert© jp'usG réein© synthéti que et un solvant organique ayârosclubi© eui peut dissoudre cette résine, formant une G3»p©sitioa pour sort1er chimique particulièrement satisfaisante aur. fins de renferoar dss fondations, parce 1*8 produits chimique© remplissent ©fficceoment les espaces vides 40 du sol et bouchent Isa cài-sriiv* «l'osa dan.'; les fondations. Sa son- 69 00787 2 2000394 séquence, l'invention vise une nouvelle composition de mortier chimique comprenant une résine synthétique et un solvant organique hydrosoluble qui peut dissoudre cette résine. Il est préférable que la résine synthétique utilisée ait une 5 bonne durée de vie, une forte imperméabilité à l'eau, et soit disponible à bas prix. En outre, il est bon que cette résine soit so-luble dans, ou soit capable d'être gonflée et fluiditL'éedans des solvants organiques hydrosolubles. En général, comme résines synthétiques préférées, on recommant 10.de les copolymères de chlorure de vinyle, les copolymères de métha-crylate ou des résines contenant l'un des copolymères précités comme constituant principal. Des résines synthétiques qui peuvent être obtenues en copoly-mérisant du chlorure de vinyle avec des esters vinyliques d'acides 15 gras, tels que l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, etc., des esters d'acides acryliques, tels que l'acrylate de méthyle, l'acrylate d'éthyle, etc., le chlorure de vinylidène, des esters d'acide maléique, des éthers vinyliques, etc., sont 2bs copolymères de chlorure de vinyle efficaces aux fins de l'invention. 20 Des résines synthétiques qui peuvent être obtenues en copoly- mérisant du méthacrylate de méthyle, ou du méthacrylate d'éthyle avec des esters vinyliques d'acides gras, tels que l'acétate de vinyle, le propionate de vinyle, le butyrate de vinyle, etc., des esters d'acides acryliques, tels que l'acrylate de méthyle, l'acry-25 late d'éthyle, le styrène, le chlorure de vinylidène, etc., sont Ses copolymères de méthacrylate efficaces aux fins de l'Invention. On peut préparer ces copolymères par les procédés bien connus de polymérisation en suspension, émulaion ou solution, etc. /taa.iteraen£ au Suivant le but du/mortier, on peut ajouter un ou plusieurs des 30 constituants suivants à la composition de mortier s des matières organiques, telles qu'use résine polyester, une réaine de xylène, une résine cétonique, des polyoléfines chlorées, du caoutchouc chloré, des plastifiants, etc., ou des matières inorganiques, telles que du gypse, du sable, du carbonate de calcium, du ailicate 35 de calcium, du ciment ffortland, et®. M particulier, une composition de mortier contenant du cirneat .. dorme- une grande résistance aux fondations traitées. Une c&iuposition de mortier contenant du silicate de sodium eoavient particulièrement pour procédé de ta^itemeE-fe au mortier d® fondations pr&x«MQSa 40 Bsbs ses cas, le Qisaent rsjœésoat© géE-ésaleassat de 0,1 à 4 S* 69 00787 3 2000394 environ et, de préférence, de 0,5 à 3 % du poids de la résine. De môme, le silicate de sodium représente de 1 à 20 environ et, de préférence, de 5 à 15 i» environ du poids de la résine. Bien entendu, on peut utiliser à la fois du ciment et du silicate de so-5 dium. Les solvants souhaitables suivant l'invention sont l'acétone, un alcool diacétonique, des éthers ou des esters de diols, tels que l'acétate de méthyl cellosolve, l'éthyl cellosolve, etc. Les diols préférés sont l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, le propylène 10 glycol, le dipropylène glycol, etc. Les dérivés de diols préférés sont le méthyl cellosolve, l'acétate de méthyl cellosolve, l'éthyl cellosolve, l'acétâte de cellosolve, le butyl cellosolve, le monoacétate d'éthylène glycol, le méthyl Carbitol, l'éthyl Carbitol, l'acétate de Carbitol, le butyl Carbitol, l'éther > diméthyliqué du 15 diéthylène glycol, le méthyl éthyl Carbitol, le diéthyl Carbitol, l'éther monométhylique du propylène glycol, l'éther monométhylique du dipropylène glycol, etc. Une composition de mortier chimique qui utilise ces dérivés de diols comme solvants a un point d'éclair élevé et une faible volatilité. C'est pourquoi elle convient com-20 me mortier pour les tunnels ou autres endroits médiocrement ventilés. Quand on désire un dépôt progressif de la résine, il peut être bon d'ajouter des solvants hydrophobes, tels que le toluène, l'acétate d'éthyle, la méthyl éthyl cétone, etc., tandis que pour obte-25 air un, dépôt rapide, on pourra ajouter du mé%hanol, de l'éthanol, de petites quantités d'eau, etc. Le rapport de mélange optimum en {^solvant/résine synthétique] varie suivant les types de résine et de solvant utilisés, et également suivant l'usage du mortier, mais le rapport préféré est compris entre 0,8 et 20 parties de solvant 30 en poids pour une partie de résine. Le mécanisme suivant l'invention qui empêche les fuites d'eau ou supprime l'accumulation de celle-ci est le suivant : Le solvant organique hydrosoluble de la composition entre en contact avec l'eau dans le sol le premier, de sorte que le solvant 35 est dissous par l'eau du sol. La résine synthétique restante se dépose et se coagule dans les espaces du sol et les chemins de l'eau dans les fondations sont remplis avec cette résine ainsi solidifiée. C'est pourquoi l'effet d'obturation de la composition s'ac-40 croît à mesure qua la quantité d'eau dans le sol augmente. Ceci 69 00787 ♦ 2000394 est la propriété la plus remarquable et la plus singulière du produit chimique /^°mor?£er suivant l'invention, et le rend entièrement différent des compositions de mortier classiques. Les exemples suivants illustrent l'invention. 5 Exemple 1 Dans un récipient cylindrique ouvert vers le haut, ayant tua diamètre intérieur de 125 mm, une hauteur de 200 mm, et muni d'un robinet de vidange en son fond, on place du sable jusqu'à un niveau de 82 mm à partir du fond. Par le haut, on verse de l'eau 10 dans le récipient à un débit de 160 ml par minute, et on maintient le niveau de l'eau à la surface supérieure du sable en tournant le robinet. Avec une pipette, on injecte dans cinq sections du bas de la couche de sable, 100 ml d'une composition qui a été préparée en 15 dissolvant un copolymère de chlorure de vinyle (chlorure de vinyle 70 $ en poids - propionate de vinyle 30 % en poids, 1K;~400) dans l'acétone et en réglant la teneur en matière solide à 40 % en poids. Le courant d'eau sortant par le robinet s*arrête immédiatement. A la fin de ce traitement au mortier, les particules de 20 sable sont liées ensemble, et il se forme un cylindre rigide de sable. Exemple 2 Dans la môme installation qu'à l'Exemple 1, on place du gravier fin et on verse de l'eau à un débit de 200 ml/minute, en main-25 tenant le niveau d'.eau constant comme décrit à l'Exemple 1. Danslla couche de gravier ainsi disposée, on injecte 500 g d'une composition qui a été préparée en dissolvant un copolymère de chlorure de vinyle (chlorure de vinyle 60 % en poids - acétate de vinyle 40 i° en poids , P : 500) dans un solvant mixte compre-30 nant 70 i» en poids d'acétone, 25 i° en poids d'acétate d'éthyle et 5 % d'eau)t La teneur en matière solide est de 35 i° en poids. Le courant d'eau sortant du robinet s'arrête immédiatement. Après que le traitement au mortier est terminé, les espaces dans la couche de gravier sont entièrement remplis, et les particu-35 les de gravier sont fermement liées par la résine. Exemple 3 Dans un tambour ouvert vers le haut (ayant un volume de 200 1 environ), qui est muni d'un robinet de vidange en son fond, on place un mélange de 80 1 de sable et de 80 1 de gravier. On verse par 40 le haut du tambour de l'eau à un débit de 1 1/minute et on main 69 00787 5 2000394 tient le niveau de celle-ci au niveau de la surface de la couche mixte de sable et de gravier en tournant le robinet® Dans la couche mixte de sable et de gravier ainsi disposée, on injecte 50 1 d'une composition qui a été préparé© en ajoutant 5 un mélange comprenant 100 parties en poids de copolymère de chlorure de vinyle (chlorure de vinyle 80 $ en poids - acétate de vinyle 10 en poids - propionate de vinyle 10 fo en poids t* . T : 450), 10 parties en poids de phtalate de dioctyle et 200 parties en poids de ciment Jbrtland dissous dans un ^solvant mixte 10 comprenant 90 % en poids d'acétone et 10 ^/l^acetate d'éthyle. La teneur en matière solide du mélange obtenu est de 25 % en poids. On injecte ce mélange dans la couche de gravier et de sable sous une pression de 3 kg/cm2. Il en résulte que les fuites de ciment et d'eau s'arrêtent 15 en peu de temps. Toutes les particules de sable et de gravier sont d1 ?aktor«l';rlLées ensemble par la résine, et la force de liaison augmente:.avec le temps sous l'action du cimente Example 4 Dans la même installation qu'à l'Exemple 3» on place 180 1 20 de gravier fin. On y verse de l'eau, et on maintient constant le niveau d'eau par le même processus qu'à 13Exemple 3. On a préparé les deux solutions suivantes (A et B). Composition A : On l'a préparée ea ajoutant un mélange comprenant 90 i» en poids de copolymère de chlorure de vinyle (chlo-25 rare de vinyle 70 # m poids - acétate de viayle 30 7» en poids), 10 parties en poids de polypropylène chloré et 300 parties en poids de ciment Portland dans un solvant mixte comprenant 55 $ en poids d'acétone, 10 $ en poids de méthyl éthyl cétons et 35 f° en poids de toluène. La teneur en matière solide du mélange obtenu 30 est de 30 $ en poids. Composition B : On l'a préparée en mélangeant 100 parties ©a poids de silicate de sodium et 100 parties en poids d'eau. On injecte simultanément et par le misa© conduit dans la couche de gravier du tambour, 50 1 de composi iioa. &.g st 50 1 de composi?» 35 tion B. Il en résulte que les particules de gracier s'associent ou se lient ensemble, de sorte qu'on obtient un bloc rigide et qu© le courant d'eau s'arrête immédiatement. Exemple 5 Dans un récipient cylindrique ovsrert vers le îiaut de 125 mm 40 de diamètre intérieur. de 200 sœ âe feami®\sr et mur.i d'un robinet 69 00787 6 2000394 de vidange en son fond, Après que le traitement au mortier est terminé, toutes les particules de sable sont liées les unes aux autres, et il s'est formé un cylindre rigide de sable, le point d'éclair du produit 15 chimique est d6environ 65° G, «t on peut effectuer les opérations en toute sécurité. Exemple 6 Dans le même dispositif que celui de l'Exemple 5» on place du gravier fin. Oa y verse de Is eau par 1© haut à un débit de 200 îal 20 par minute, et on maintient le niveau de l'eau juste au niveau de celui de la surface supérieure du gravier en tournant 1© robinet. Dans la couche de gravier ainsi disposée, on injecte 800 g d'une composition préparée-en dissolvant un copolymère de ehlorur© de vinyle-(ehlorure de vinyle 60 % ea poids - aeétate de vinyle 25 40. $> en poids, T g 400) âass «a solvant mixte cosaprenast 50 % en poids de méthyl cellosolve, 40 % ea poids d8acétate de méthyl cellosolve, 10 tf» @a poids de butyl Ca^Mtsl et ayant une teneur en matière solide de 20 $ on poids. lamédiatemoat, l'eau cesse de s'écouler du robinet. Une fois le traitement au mortier ter=> 30 miné, les espaces vides daas la souche de gravier sent eomplètemeat remplis et testes les particules de gravier sont fortement liées les unes aux autres par la-2?ésiae. SzeBBle 7 Bans la ïaêete iastallatioa qa'à l8-2soaplô 5» on "place du gxa» 35 vier fia, et par ls haut oa -w&x&q 200 al par misât© d'sesa dont oa maintient la aiv®aa juste à eelui û© la s"Os=£ae© gapérieuE'© du gravier en toussant le roM&eia. Ban® la ern&sïî® ûo gm^isy ainsi disposée, oa iajecfc-© i kg d'une coE©oslt£ea p.=%Qirée ea à m G?2@ipsS)3?o fie sfel@s®o 40 do visyl® (saisira io ?0 % za de vlaylo 8AD ORIGINAL 69 00787 7 2000394 20 i<> en poids - acétate de vinyle 5 i° en poids - aciylate d'éthyle 4- # en poids - maléate de dioctyle 1 i» en poids) dans un solvant mixte comprenant 15 7° en poids de méthyl cellosolve, 62 % en poids d1éthyl cellosolve, 10 % en poids d'éther monométhylique de 5 propylène glycol, 10 % en poids de monoacétate d'éthylène glycol et 3 i» en poids d'acétate d'éthyle. La teneur en matière solide est de 15 % en poids. Immédiatement l'eau s'arrête de couler du robinet. Le point d'éclair de la composition est de 60* 0 et on peut 10 effectuer tout le traitement avec une sécurité suffisante. Tfrramplft « Dans un tambour ouvert vers le haut (de 200 1 de volume environ), qui est muni d'un robinet de vidange en son fond, on place un mélange de 80 1 de sable et de 80 1 de gravier. Par le haut, 15 on verse de l'eau à un débit de 1 1 par minute, et on en maintient le niveau juste à la surface de la couche mixte gravier-sable en tournant le robinet. Dans cette couche on injecte 100 1 d'une composition préparée en ajoutant un mélange comprenant 100 parties en poids d'un copoly-20 mère de chlorure de vinyle (chlorure de vinyle 80 i» en poids -acétate de vinyle 10 % en poids - propionate de vinyle 10 # en poids, P t 350) et 200 parties en poids de cimentr^ortland dans un solvant mixte comprenant 90 % en poids de cellosolve et 10 % en poids d'acétate de méthyl' cellosolve. La teneur en matière 25 solide du mélange obtenu est de 20 i* en poids. On effectue l'injection sous une pression de 3 kg/cm£. L'écoulement de ciment et d'eau qu'on observait juste avant le début de l'injection s'arrête en peu de temps. Toutes les particules de sable et de gravier sont réunies dâabord par la résine, et 30 la force d'adhérence augmente avec le temps grâce au ciment. Exemple 9 Dans la même installation qu'à l'Exemple 8, on place 180 1 de gravier fin et on verse de l'eau comme décrit à l'Exemple 8. On a préparé les deux compositions suivantes (A et B) : 35 Composition A t préparée en ajoutant un mélange comprenant 90 % en poids dêun^copolymère de chlorure de vinyle (chlorure de vinyle 70 i» en poids -acétate de vinyle 30 % en poids), 10 parties en poids de polypropylène chloré et 300 parties en poids de ciment fortlantl dans un gcfenatit mixte comprenant 10 $ en poids d'acétate 40 de aéthyl cellosolve, 70 # en poids de cellosolve, 10 # en poids 69 00787 2000394 de méthyl Carbitol et 10 $ en poids de toluène. La teneur en matière solide du mélange obtenu est de 20 $ en poids. Composition B : préparée en mélangeant 100 parties en poids de silicate de sodium et 100 parties en poids d'eau. 5 Dans la couche de gravier du tambour, on injecte simultané ment par le môme conduit 50 1 de la composition A et 50 1 de la composition B. L'eau s'arrête de couler en peu de temps sous l'action conjuguée de la résine, du ciment et du silicate de sodium. 10 Exemple 10 Dans un récipient cylindrique ouvert vers le haut, de 125 mm de diamètre intérieur, de 200 mm de hauteur et muni d'un robinet de vidange en son fond, on place du sable à un niveau de 82 mm à partir du fond. Par le haut, on y verse de l'eau à un débit de 15 160 ml par minute, et on maintient le niveau de l'eau juste au niveau de la surface supérieure du sable en tournant le robinet. Avec une pipette, on injecte 100 ml d'une composition préparée en dissolvant un copolymère de méthacrylate (50 % en poids de méthacrylate de méthyle - 50 fo en poids de styrène) dans de l'acé-20 tone. La teneur en matière solide du mélange obtenu est de 40 % en poids. On injecte la composition dans cinq sections du bas de la couche de sable. Immédiatement, l'écoulement de l'eau dans le robinet s'arrête. Après que le traitement au mortier est terminé, toutes les 25 particules de sable sont réunies ensemble, et il se forme un cylindre de sable rigide. Exemple 11 Dans la même installation qu'à l'Exemple 10, on place du gravier fin et on verse de l'eau à un débit de 200 ml par minute 30 en maintenant constant le niveau de celle-ci par les processus décrits à l'Exemple 10. Dans la couche de gravier ainsi disposée, on injecte 500 g d'une composition préparée en dissolvant un copolymère de méthacrylate (40 fo en poids de méthacrylate de méthyle - 40 f» en poids 35 d'acétate de vinyle - 20 % en poids de styrène) dans tin solvant mixte comprenant 50 % en poids d'acétone et 50 $ en poids d'éthyl cellosolve. La teneur en matière solide du mélange obtenu est de 35 i° en poids. Immédiatement l'eau cesse de couler du robinet. Après que le traitement au mortier est terminé, les espaces 40 vides de la couche de gravier sont complètement remplis et les 69 00787 9 2000394 particules de gravies.- sont fermement liées les unes &:ai autres par la résine. Exemple 12 Dans un tambour ouvert vers le haut (de 200 1 de volume envi.™ 5 ron), qui est muni d'un robinet de vidange en son fond, on plaee tin mélange de 80 1 de sable et de 80 1 de gravier. Bar le haut on verse de l'eau à un débit de ï 1 par minute, et on maintient le niveau de celle-ci juste au niveau de la surface de la couche mixte de sable et de gravier en tournant le robinet. 10 Dans la couche mixte de sable et de gravier ainsi disposée, on injecte 50 1 d'une composition préparée en ajoutant un mélange comprenant 100 parties eh poids d'un copolymère de méthacrylate (30 % en poids de méthacrylate de méthyle - 5 i° en poids de méthacrylate d'éthyle - 35 % en poids de propionate de vinyle - 30 % es 15 poids de styrène), 10 parties en poids a© pktalate de dioctyle et 200 parties en poids de ciment "Bortlaaû dans un solvant mixte comprenant 50 % en poids àsacétone, 40 $ ©a poids de cellosolve et 10 i» en poids d'acétate d'éthyle. La teneur en matière solide du mélange obtenu est de 25 % en poids. On injecte la composition 20 sous une pression de 3 kg/cm2. L'écoulement du ciment et de l'eau s°ar-îrât® ea peu de temps* Toutes les particules de sable et de gravie^" sont tout d'abord réunies par la résine et la, force &:aâlié^aa.cj= augaeate avec le temps grâce au ciment. 25 Exai'îPle 15 Dans la même installation qu'à i'Sxeaple-*12 on place 180 1 de gravier fin et on verse de 1* eau oofcune décrit à 15Exemple 12. On a préparé les deux compositions suivantes (A et b). Composition A s préparée ea ajoutant m mélsnge comprenant 30 90 parties en poids dsun copolymère de Eêi^.a©sylate (40 # en poids de méthacrylate de méthyle - 30 c/o sa poids d'aer-flate d'éthyle ™ 30 # en poids de propionate ds méthyle)*10 parties en poids ds polypropyiène chloré et 300 parties en poids de aiment gortlaad dans un solvaut mixte -comprenant 20 en poids® Composition b ï pr^psarés en mélsegeaat 100 parties en poids de silicate de sodium oi 100 paroiea eu poids d'eauo 40 On injecte si-js&l ws conduit 50 1 de la BAD ORIGINAL 69 00787 10 2000394 d0&go3i-feloa A Ou 30 1 cio la ©eaposîtlea 3 datas la couche de gm^Lz -du tasDcar-c Il ea résulte ç[u© les particules d© gravier soat réunies, cî*, sort© qu'on obtient «aa bloc rigide et ou© l'écoulement d8aau ces^., 5 isnaeiiatsasats BAD ORIGINAL 69 00787 ,1 2000394 REVENDICATIONS 1. Un procédé de traitement d'« solapar tin mortier chimique, caractérisé en ce qu'on injecte dans le sol une solution comprenant un copolymère de chlorure de vinyle ou un copolymère de métha- 5 crylate dissous dans un solvant hydrosoluble. 2. Une composition pour traitement au mortier chimique, caractérisée en ce qu'elle comprend un copolymère de chlorure de vinyle ou un copolymère de méthacrylate, ce copolymère étant dissous dans un solvant organique hydrosoluble. 10 3. flomposition suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le copolymère de chlorure de vinyle est un copolymère d'un monomère, de chlorure de vinyle avec au moins un monomère supplémentaire choisi parmi l'acétate de vinyle, les esters vinyliques d'acides gras, les esters d'acides acryliques, le chlorure de vi-15 nylidène, les esters d'acide maléique et les éthers vinyliques. 4. Composition suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le copolymère de méthacrylate est un copolymère d'un premier monomère choisi parmi le méthacrylate de méthyle et le méthacrylate d'éthyle avec au moins Tin monomère supplémentaire choisi 20 parmi les esters vinyliques d'acides gras inférieurs, les esters d'acides acryliques, le styrène et le chlorure de vinylidène. 5. Composition suivant l'une quelconque des revendications 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que le solvant organique hydrosoluble est l'un au moins des produits suivants : acétone, alcool di- 25 acétonique, acétate de méthyl cellosolve, méthoxy méthyl pentanol, méthyl cellosolve, monoacétate d'éthylène glycol, méthyl Carbitol, éthyl Carbitol, acétate de Carbitol, butyl Carbitol, éther dimé-thylique du diéthylène glycol, méthyl éthyl Carbitol, diéthyl Carbitol, éther monométhylique du propylène glycol ou éther monomé-30 thylique du dipropylène glycol. 6. Composition suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le rapport du solvant à la résine copolymère est compris entre 0,8 et 20 parties en poids de solvant pour une partie de résine. 7. Composition suivant la revendication 2, caractérisée en 35 ce qu'elle comprend également du ciment à raison de 0,1 à 4 parties en poids pour une partie de résine. 8. Composition suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend également du silicate de sodium à raison de 1 à 20 parties en poids pour une partie de résine.