Brevet FR2135381A1 — publié le 19721222

L'invention concerne une nouvelle composition pour la destruction du béton et/ou des mortiers de ciment durcis ; elle vise galement un procédé oour I'enlèvement du béton et/ou des mortiers de ciment durcis, de différents substrats. Le béton "accroche" sûr les chicanes et autres surfaces intérieures des cuves de transport de béton prémélangé, à cause de l'impossibilité ou du défaut d'enlèvement de tout le béton de ces cuves, avant que le béton commence à prendre". Puisque le béton adhère mieux à lul-même qu'à l'acier doux, ses dépôts, restant dans les cuves, facilitent l'augmentation des concrétions.A cause de l'angle des chicanes des cuves usuelles de livraison de béton prémélangé, la rotation du tambour dans une directionmélange son contenu, par une poussée continue sur sa partie supésieure, dans la direction de l'carrière ou de la-plus grande extrémité fermée du tambour, tandis que la rotation du tambour dans la direction opposée évacue le contenu, Tout essai de lavage d'une citerne de béton prémélangé, par rotation du tambour dans la direction-"mélange", si on l'effectue avant que le béton soit pris, aboutit au nettoyage de la face arrière des chicanes dans la presque totalité de la grande extrémité fermée arrière de la cuve.Toutefois, la face avant de la chicane et la plus petite extrémité fermée avant du tambour peuvent seulement être nettoyées par l'emploi rapide et opportun d'un jet d'eau sous forte pression. Tous les camions de béton prémélangé ont un tuyau d'eau sous forte pression avec une tuyère de pulvérisation pour cet usage, mais la fréquence de 1' emploi de cette eau varie naturellement avec lesopérateurs individuelles du véhicule. Selon la fluidité du béton en cours de malaxage (le béton à faible glissement forme une concrétion, dans les citernes de béton prémélangé, plus rapidement que le béton fluide), un "médiocre" opérateur aura dans sa cuve 0,75 m de concrétion de béton au bout d'une période de 3 à 6 mois.Un "bon" opérateur, ctest-à-dire une personne qui nettoie régulièrement et convenablement les cuves, atteindra à peine cette concrétion au bout de 3 ans, Naturellement, on doit prendre en considération que ce nettoyage plus approfondi de la citerne demande du temps à l'opérateur, ce qui peut entraîner en moyenne, par jour, la suppression d'une charqe de béton. Lorsque la concrétion du béton se trouve dans la citerne, il y a différents moyens de l'enlever. La plupart des producteurs de béto irémélangé utilisent des aggrégats grossiers et de l'eau, avec la rotation du tambour, et/ou des marteaux pneu matiques, pour extraire la concrétion de béton de leurs citernes de camion.D'autres producteurs utilisent des charges de dynamite "calibrées" pour détruire cette concrétion. L'une et l'autre de ces deux méthodes peuvent toutefois causer de considérables dommages aux citernes r Si on ne prend pas garde aux dangers qu'elles en traient. I1 y a d'autres problèmes posés par les accrochages ou .concrétions de béton0 Par exemple, ces dernières dégradent beaucoup l'équipement de construction, tel que : moules, serre-moules, boîtes à mortier, coffrages de laboratoire et autres outils. L' emploi des.charges de dynamite et autres moyens physiques, pour extraire cette concrétion.de-béton de l'équipement de construction n'est évidemment pas souhaitable.Plus récemment, on a mis fortement à profit des composés chimiques et/ou des compositions qui peuvent être employés comme dissolvants du ciment. De nombreux composés organiques et inorganiques ont fait leur preuve à ce sujet. Les composés inorganiques, utiles comme dissolvants, comprennent généralement des acides inorganiques tels que : acides chlorhydrique, phosphorique, hypochloreux et carbonique. Des sels de ces acides et de bases telles que soude, bicarbonate de sodium et sulfate d'ammonium sont également efficaces. Les produits chimiques organiques, qui se sont révélés efficaces comme dissolvants du béton, comprennent généralement des acides organiques tels qu'acides oxaliques acétique, lactique, citrique, tannique et humique, de même que des combinaisons de ces acides et d'autres composés organiques, comme anhydrides ou éthers des mêmes corps.Les plus largement utilisés est l'acide chlorhydrique0 L'emploi des acides aussi bien organiques qu'inorganiques pour la dissolution et/ou la destruction des mélanges cimentaires, présente des risques, tandis que les autres composés connus, bien qu'un peu efficaces pour la destruction du béton, malheureusement détruisent ou réduisent également les qualités nécessaires du ciment, même lorsqu'ils laissent des concentrations résiduelles très faibles. Il faut rappeler que, meme si un composé chimique est efficace pour la destruction du béton, ses concentrations résiduelles accidentelles doivent'être néanmoins compatibles avec les nouvelles productions de mélanges de béton et de ciment, car ce résidu reste généralement sur la surface de laquelle le béton est enlevé.Ainsi, on recherche toujours un destructeur de béton qui soit facile à employer, en toute sécurité, sans effets nuisibles sur les nouvelles charges de ciment, quant à la résistance à la compression, temps de crise et durabilité. La présente invention apporte une nouvelle composition pour la désagrégation des mélanges à base de ciment, durcis, comme le béton et/ou les mortiers de ciment. L'invention permet ainsi ltenlèvement du béton durci et/ou des mortiers de ciment de différents substrats, à l'aide d' une comnosition, dont les traces résiduelles accidentelles n'ont pas d'effet défavorable sur les propriétos du nouveau mélange de béton. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront aux hommes de l'art, à la lecture de la présente description. Dans celle-ci, le terme "mélanges cimentaires" englobe béton, mortiers de ciment, blocs de cendriers, mortiers de maçonnerie, linteaux de béton, tuyau en béton, tuyau en amiante ciment, béton précontraint, etcO La nouvelle composition suivant l'invention comprend un ou plusieurs acétyl-acétates d'alcoyle, de préférence d'alcoyle inférieure, additionné d'une proportion mineure d'eau. Des résultats tout particulièrement avantageux sont obtenus avec de l'acétyl-acétate de méthyle. Cette composition permet de désagréger rapidement diverses masses à base de ciment qui a fait prise ; elle est facile à employer, en toute sécurité, ses résidus n'affectant pas les nouvelles cuvées de mélanges cimentaires. L'action des acétyl-acétates est d'autant plus inattendue que diverses substances chimiquement voisines ne donnent pas le résultat cherché ; tel est notamment le cas des composés tels que lévulinate d'éthyle ou de méthyle, pyruvate de méthyle, propionate ou chloroacétate de méthyle, ainsi que l'a-chloro-acétyl- acétate d'éthyle. Par contre, l'acétyl-acétate d'éthyle a présenté de l'activité vis-h-vis de bétons essayés relativement frais, par exemple de 8 heures ; son effet semble s'estomper pour du béton plus vieux, notamment après -24 heures de prise. L'acétyl-acétate de méthyle, composé pourtant chimiquement assez voisin des substances mentionnées plus haut, s'est montré - de façon inattendue - éxtrêmement efficace pour détruire le béton durci et que cette capacité destructrice était maintenue pour le traitement du béton jeuhe aussi bien que du vieux.On a constaté que, si on mélange de nouvelles cuvées de béton dans un équipement précédemment traité avec de l'acétyl-acétate de méthyle, ces nouvelles cuvées ne subissent aucun effet nuisible, En fait, il se produit même une augmentation de la résistance à la compression du nouveau béton, qui est attribuée à la présence de l'acétyl-acétate de méthyle ou plus exactement au produit de réaction de ce composé avec le ciment, D'une manière générale, la présente invention réalise une composition pour la destruction de mélanges cimentaires durcis, qui comprend un ou plusieurs acétyl-acétates d'alcoyle inférieur, et surtout de l'acétyl-acétate de méthyle, en mélange avec de l'eau. Plus particulièrement , la composition suivant l'invention comprend de 60 à 99% dtacétyl-acétate de méthyle en poids, et de i à 40% d' eau environ. En variante, la composition peut comprendre avantageusement un additif d'aide à la pénétration, qui augmente l'agressivité de la solution aqueuse de l'acdtyl-acétate de méthyle à l' égard du mélange cimentaire durci. La solution d'acétyl-acétate de méthyle peut être appliquée sur la surface à traiter, de toute façon connue Quand le mélange cimentaire se trouve sur des surfaces accessibles, découvertes, par exemple des outils, auges, pinces de serrage, moules, etc., la composition suivant l'invention peut être appliquée directement sur cette surface, par enduction, pulvérisation, trempage, etc. Pour atteindre les zones inaccessibles, par exemple les surfaces intérieures d'une cuve de transport, on ajoute la solution dans 1' enceinte fermée et on agite suffisamment le système pour que la solution vienne en contact avec toutes les parties de ciment qui adhèrent à la cuve, y compris les chicanes du tambour. La solution d'acétyl-acétate de méthyle eau détruit apparemment le mélange cimentaire, par réaction avec la phase ciment du mélange. Son application sur le mélange cimentaire produit une chaleur de réaction décelable, et on obtient finalement un solide en poudre, de faible densité, ainsi qu'un liquide jaune-orange. Il résulte de la réaction une modification de la compositionthimi- que de la phase ciment, dont une partie est réellement solubilisée, et le mélange cimentaire durci est désagrégé. La quantité d'acétyl-acétate de méthyle, employée dans la solution, peut varier considérablement0 Elle dépend en partie de lange du mélange à détruire, ainsi que du temps disponible pour la désagrégation. En général, lorsqu'on traite des mélanges durcis "9eunes", on peut descendre jusqueà 25% d'acétyl-acétate 4thyle, en poids, bien que des concentrations plus élevées, par exemple 50 S0 à 85% de cette substance, produisent une plus grande puissance destructrice, en un temps notablement plus court.A titre indicatif, une solution à 85% d'acétyl-acétate de méthyle détruit un échantillon de béton vieux de 12 heures, préparé avec des agrégats calcaires grossiers, en 3 minutes environ, tandis que des solutions à 50 et 25% demandent respectivement 5 et 40 minutes, pour dissoudre des échantillons semblables. On obtient des résultats analogues, lorsqu'on traite un béton plus vieux, par exemple de 17 heures. Les temps nécessaires pour la destruction sont dans ce cas, avec des solutions à 85, 50 et 25% d'acétyl-acétate de méthyle, de 65, 80 et 300 minutes respectivement. Ainsi, bien que de l'eau soit nécessaire pour obtenir l'efficacité maximale de destruction du béton, une trop grande quantité d'eau, c'est-à-dire environ plus de 15% en poids, produit simplement une dilution, et diminue ainsi la vitesse de dissolution du béton.On obtient d'excellents résultats lorsque la teneur en réactifs est de l'ordre de 80 à 90% dans la solution, et de préférence 85% en poids. En variante, il est avantageux d'inclure dans la composi- tion un agent d'aide à la pénétration. Comme son nom l'indique, cet agent facilite le contact de la solution destructrice avec le mélange cimentaire durci. On peut utiliser une grande variété d'aides à la pénétration, par exemple un détergent de type anionique, non ionique ou cationique. Comme additifs caractéristiques d'aide à la pénétration, on peut citer les alkyl sulfates ou éthoxysulfates d'alcools secondaires, par exemple le tétradécanol-sulfate de sodium ; méthyl-2 éthyl-7 undecanol-4-sulfate de sodium (TERGITOL 4) ; diéthyl-3,9tridécanol-6-sulfate de sodium (Tergitol 6) et les dérivés éthoxysulfate de sodium des alcools secondaires linéaires en C11 à C15 (Tergitol 15-S-3S). Les agents de pénétration, de type non ionique sont par exemple les éthoxylates d'alcools secondaires dérivés, tels que l'éthoxylate de triméthyl-2,6,8 nonanol-4 (Tergitol 15-S-3) et le 9 mol éthoxylate d'alcools secondaires linéaires de rang C11 à C15 (Tergitol 15-3-9). Comme agents de pénétration de type cationique, on peut citèr la hydroxyétbyl-1-heptadécényl-2-glyoxalidine. Les aides à la pénétration ci-dessus peuvent être obtenus/auprès d'UNION CARBIDE CORPORATION sous le nom commercial de TERGITOL. L'agent de pénétration peut être ajouté à la composition, à raison de 5% au plus, en poids, et de préférence G,5, par rapport au poids de la composition. Le rapport acétyl-acétate de méthyle/mélange cimentaire durci, en poids, peut également varier de façon assez large, par exemple de 0,01 à,2 parties et de préférence 0,1 h 1 partie pour 1 partie de mélange cimentaire durci. Les exemples non limitatifs suivants illustrent la présente invention. EXEMPLES 1 à 30. Ces exemples montrent l'effet de l'âge du béton et de la concentration de la solution d'acétyl-acétate de méthyle sur le temps de destruction. On a procédé à des essais statiques sur chantillon, c'est-à-dire qu'on a immergé des échantillons pesés, dans une cuve contenant la solution d'acétyl-acétate de méthyle. On a vérifié périodiquement la perte de poids des échantillons0 Dans les exemples 1 à 3, les échantillons étaient des cylindres d'essai en ciment cassé, Dans les exemples 4 à 30, il s'agissait de blocs de 50 mir x 50 mm x 50 mm. L'fige du béton, les concentrations, le type des agrégats et les résultats sont récanitulés dans le tableau I ci-après. EXEMPLES 31 à 48 Ces exemples montrent l'effet de l'âge du béton et de la concentration de la solution d'acétyl-acétate de méthyle sur le temps de destruction, déterminé par un procédé d'essai par "roulage" Le béton durci était placé à l'intérieur d'un récipient en acier, de 20 litres, comportant des chicanes, dans lequel était introduite la solution0 Trois chicanes, mesurant chacune 60 à 80 mm de large, en acier de 3 mm, étaient soudées au coté du récipient avec un léger angle par rapport à la verticale. Le béton enrobait ces chicanes. Dans l'essai par "roulage", la solution chimique était chargée dans le récipient à chicanes contenant l'échantillon de béton, on fermait le couvercle, comportant un trou axial de 25 mm de diamètre, et on plaçait le récipient sur un rouleau de laboratoire tournant à 20 tXmnO Périodiquement, la rotation était arrêtée et l'échantillon de béton examiné en ce qui concerne son état de destruction0 Ces essais par roulage étaient poursuivis jusqu'd désagrégation complète de l'échantillon. L'âge-du béton, la concentration et les résultats sont indiqués sur le tableau II ci-aprèsO EXEMPLES 49 à 52 Ces exemoles montrent l'effet d'un agent de pénétration, pour la destruction du béton avec une solution d'acétyl-acétate de méthyle.Dans l'exemple 50, l'aide à la pénétration employé était du TERGITOL 7, un déterqent anionique (heptadécyl-sulfate de sodium) de Union Carbide Corooration. Dans l'exemple 51, l'aide à la pénétration utilisé était du Tergitol TMN, détergent non ionique (triméthyl-nonanol polyéthylène glycol éther), également d'Union Carbide. Dans l'exemple 52, l'agent était du Tergitol Amine 220, un détergent cationique (hydroxy-alkyl alkenyl glyoxalidine) Les caractéristiques et résultats sont-consignés dans le-tableau Illo EXEMPLE 53 Cet exemple montre l'efficacité de l'acétyl-acétate de méthyle et la compare à celle de l'acide chlorhydrique passivé (38% en poids).L'acide chlorhydrique était passivé à l'alRyl-pyri- dine HB. Les caractéristiques et résultats des essais sont indiqués dans le tableau IV. Les exemples ci-dessus prouvent bien qu'une solution d'acétyl-acétate de méthyle dans l'eau est extrêmement efficace pour la destruction du béton, et que la concentration la plus active est de 85% de ce composé. L'efficacité est enoore plus grande lorsqu' on ajoute un agent de pénétration à la solution.Bien qu'unie solution d'acétyl-acétate de méthyle dans l'eau soit légèrement corrosive, les essais de corrosion sur l'acier doux montrent que la perte de métal, dûe au réactif utilisé pour la destruction des dé pôts de béton dans les cuves de transport, n'influe pas sensiblement sur la durée de vie de ces cuves0 Cela provient de ce que le produit de la réaction d'acétyl-acétate de méthyle, de l'eau t du béton est moinscorrosif, vis-à-vis de l'acier doux, que les solutions aqueuses de l'acétyl-acétate de méthyle. D'autre 'part, on n' a constaté aucun effet nuisible permanent, en immersion de 24 heures dans des solutions à 85% d'acétyl-acétate de méthyle sur du néoprèhe, caoutchouc noir, latex de caoutchouc, polyéthylène ou tygon.On peut donc employer les solutions suivant l'invention avec des outils ou équipements en ces matériaux. TABLEAU I Essais "statiques" avec des solutions acétyl-acétate de méthyle/eau. Effets de l'âge du béton et de la concentration de la solution sur le temps de destruction. Exemple Age du Acétyl-acétate Rapport Acétyl-acétate Temps nécessai- Gros agrégat béton dans la solution, /béton re pour détrui- utilisé dans % en poids en poids re le béton le béton 1 2 jours 85 1,0 1,0 heure calcaire 2 90 " 85 1,0 1,7 " " 3 90 " 85 1,0 3,0 " " 4 4 heurs 85 1,0 2 minutes " 5 4 " 50 0,5 4 " " 6 4 " 25 0,25 15 " " 7 4 " 85 1,0 1 " Gravier Ohio River 8 4 " 50 0,5 2 " " 9 4 " 25 0,25 20 " " 10 7 " 85 1,0 5 " Calcaire 11 7 " 50 0,5 12 " " 12 7 " 25 0,25 50 " " 13 7 " 85 1,0 1 " Gravier Ohio River 14 7 " 50 0,5 2 " " 15 7 " 25 0,25 25 " " 16 9 " 85 1,0 (37% dissous en " 31 heures ; échantillon mou) TABLEAU I (suite) Exemple Age du Acétyl-acétate Rapport Acétate-acétate Temps nécessaire Gros agréget béton dans la solution, / béton pour détruire le utilisé dans % en poids en poids béton le béton 17 9 heures 50 0,5 (17% dissous en Graviers 31 heures ; échan- Ohio River tillons mous) 18 9 " 25 0,25 31 ( 7% dissous en 31 heures ; échan- " tillon solide) 19 12 " 85 1,0 3 minutes calcaire 20 12 " 50 0,5 5 " " 21 12 " 25 0,25 40 " " 22 12 " 85 1,0 (85% dissous en Graviers 9 heures) Ohio River 23 12 " 50 0,5 (22% dissous en 9 heures) " 24 12 " 80 0,25 ( 6% dissous en 9 heures) " 25 14,5 " 80 1,0 15 minutes calcaire 26 14,5 " 50 0,5(81% dissous en 129 heures) " 27 14,5 " 25 0,25 (14% dissous en 129 heures) 28 17 " 80 1,0 (38% dissous en 71 heures) " 29 17 " 50 0,5 (18% dissous en 71 heures) " 30 17 " 25 0,25 (10% dissous en 71 heures) " TABLEAU II Essais en "roulage" avec des solutions acétyl-acétate de méthyle/eau dans des récipients à chicanes de 20 litres. Effet de l'âge du béton et de la concentration de la solution sur le temps de destruction. Exemple N Age du béton % en poids d'acétyl- Rapport Acetyl-acéta- Temps nécessaire acétate de méthyle te/béton, en poids pour détruire le en heures dans la solution béton 31 7 85 1,0 15 minutes 32 7 50 0,5 20 " 33 7 25 0,25 45 " 34 7 25 0,125 50 " 35 10,5 50 0,5 20 " 36 10,5 25 0,25 60 " 37 10,5 25 0,125 120 " 38 10,5 25 0,063 visiblement insuffisance d'acétylacétate 39 17 85 1,0 65 minutes 40 17 50 0,5 80 " 41 18,5 25 0,25 300 " 42 18,5 25 0,125 300 " 43 20 25 0,25 300 " 44 22 85 1,0 75 " 45 24 85 1,0 180 " 46 24 50 0,5 180 " 47 24 50 0,5 100 " 48 24 25 0,25 720 " TABLEAU III Essais " statiques". Effets de différents détergents comme aide à la pénétration dans la destruction du béton par l'acétyl-acétate de méthyle. Echantillons de béton : cubes de 50 x 50 x 50 mm Gros agrégat en gravier de l'Ohio. Rapport de poids Eau/Agents chimiques/béton = 15/100/100 Age du béton : 8 heures Exemple Solution "dissolvante" Désagrégation % du poids initial du cube Temps de contact 1 heure 23 heures 27 heures 49 Acétyl-acétate de méthyle seul 81% 57% 54% formé pâte épaisse 50 " " + 0,5 % IERGITOL 7 (anionique, en poids) 75% 17% 100% 51 " " + 0,5 % TERGITOL TMN (non ionique) en poids 70% 16% 13% 52 " " + 0,5 % TERGITOL AMINE 220 (cationique) en poids 84% 42% 41% TABLEAU IV Agent Rapport de poids pH des Temps de Chimique Eau-Agents chimiques-Echantillons mélanges contact Observations en heures Acétylacétate de méthyle 25 148 148 4,0 0 Petits morceaux tombant de l' échantillon 5,0 1 Solution de couleur ambrée 5,5 2 Echantillon 90% du poids initial 6,4 5 " 76% du " " 7 " 57% du " " 6,4 24 " disparu, à l'état de pâte et gravier. Acide chlorhydrique 2210 790 300 1,0 0 passivé à 36% en (10% HCl) 1,0 1 Echantillon 95% du poids initial poids 1,0 18 " 86% " " 1,0 21 " 81% " " REVENDICATIONS 1. Comnosition nour la désagrégation de masses cimentaires durcies, à base d'un réactif organique aqueux, caractérisé en ce que le réactif comprend au moins un acétyl-acétate d'alcoyle, plus particulièrement d'alcoyle inférieur. 2. Comnosition suivant la revendication 1, caractérisée en ce que ledit réactif est de l'acétyl-acétate de méthyle. 3. Composition suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qutelle renferme en poids 60 à 99% de dit acétyl-acétate, et de préférence 80 à 90%, avec respectivement 40 à 1% d'eau et de préférence 20 à 10%. 4. Composition suivant une des revendications 1 à 3, caractérisée enke qu'elle contient également une faible proportion, en par ticulier 0,5 à 5% en poids, d'un agent de pénétration consti tué par un détergent anionique, cationique ou non-ionique. 5. Procédé pour la destruction de mélanges cimentaires durcis, caracterisé en ce qutil comprend la mise en contact, avec le dit mélange, d'une composition suivant une des revendications 1 à 4, pendant un temps suffisant pour désagréger ledit mélange. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la composition est employée en quantité renrésentant environ 0,1 à 1%, en poids, par raDport au poids du mélange cimentaire durci à traiter. 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le mélange cimentaire durci est du béton.