Brevet FR2152410A1 — publié le 19730427

La présente invention a pour objet l'application à la constitution d'assi ses de chaussées et de sols-ciments, d'un ciment, éventuellement fillérise. Elle se rapporte en outre aux graves-ciments pour la constitution d'assises de chaussées ou autres surfaces industrielles obtenues à partir de ce ciment, et se rapporte aux assises de chaussées ou autres surfaces industrielles ainsi obtenues. On sait que lorsqu'ils sont conserves sous eau, les ouvrages construits à partir des ciments expansifs conventionnels, conduisent à la formation de gonflements dus à la formation d'un hydrate riche en eau : l'ettringite. On sait également que les assises de chaussées ou autres surfaces industrielles peuvent être obtenues à partir de ciments qui, ajoutes à des graves, sont, apres addition d'eau, compactés à l'aide de moyens mécaniques. Après durcissement du ciment employé, les assises ou autres surfaces obtenues présentent une rigidité très supérieure aux assises consolidées connues, ainsi qu'une portance élevée. Ces assises toutefois ont l'inconvénient de presenter des résistances mecaniques limitées dues à ce que la teneur en ciment doit être réduite pour que la formation de trop larges fissures soit evitée. En fait, il est pratiquement impossible d'eviter la formation des fissures et, de plus, l'allongement à la rupture obtenu reste faible. En fait les recherches qui ont conduit à la présente invention ont permis la mise au point d'un ciment à l'aide duquel, de façon surprenante, le gonflement des ouvrages conservés sous eau est bloque à des valeurs tres basses, le phénomène de compensation du retrait hygrométrique étant respecte. En fait ces recherches ont en outre permis la mise au point de gravesciments obtenues à partir de ces ci ments, ayant une souplesse plus grande et un retrait considérablement diminué pour des résistances mécaniques sensiblement du même ordre, lesdites graves-ciments ne donnant pas lieu à une expansion et notamment lorsqu'elles sont fillérisées, conduisant à des risques de fissuration nettement réduits. Les ciments expansifs, éventuellement fillérisés, conformes à la présente invention, conduisent à des avantages réels et se révèlent d'un intérêt particulier pour la constitution d'assises de chaussées, l'expansion de la graveciment étant pratiquement bloquée. Bien entendu, ils peuvent être employés à de nombreuses autres fins et notamment pour l'obtention de mortiers destinés à être employés pour la réalisation d'éléments devant présenter une grande souplesse, un retrait diminue et ne conduisant qu'à des fissures relativement peu importantes. L'intérêt du blocage de l'expansion obtenue dans les assises de chausses ou d'autres éléments est de ne pas conduire à des risques importants de degradations et fissuration apres des inondations ou autres conditions d'emploi en présence d'eau. La présente invention a pour objet l'application à la constitution d'assises de chaussées et de sols-ciments d'un liant, éventuellement fillérisé, caractérisée en ce que le ciment employé est un ou plusieurs des ciments qui dans les techniques de préparation de béton conduisent à l'obtention de beton expansif. Les ciments peuvent être par exemple de type M, S,etc. Suivant un mode de réalisation de l'invention, le ciment contient au moiRs un liant hydraulique formé de ciment Portland, de ciment alumineux et de sulfate de calcium dans des proportions pondérales respectives de 80 à 95%, 3 à 15% et 4 à 10% et éventuellement au moins un fille. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, le sulfate de calcium est du gypse, du gypse chimique, de l'anhydrite naturel ou chimique, le gypse chimique etant obtenu par exemple, par lavage-de gypse brut, provenant de la fabrication d'acide phosphorique. Suivant un autre mode encore de réalisation de l'invention, le filler est un filler siliceux, calcaire ou silico-calcaire dont les proportions par rapport au liant hydraulique sont comprises entre 30/70 et 70/30. Suivant une forme d'exécution de l'invention,le filler -présente une surface spécifique Blaine comprise entre 2500 et 8000 cm2/g et de préférence comprise entre 4500 et 8000 cm2/g. La présente invention a encore pour objet tout ciment constitué de liant hydraulique fillérisé formé de ciment Portland, de ciment alumineux et de sulfate de calcium. Elle se rapporte également à tout ciment contenant un liant hydraulique éventuellement fillerisé, formé de ciment Portland, de ciment alumineux et de sulfate de calcium. La presente invention se rapporte en outre aux graves-ciments obtenues à partir des ciments précités et contenant en proportions pondérales de 3 à 15% du dit ciment expansif. La présente invention se rapporte également à un procédé de préparation des dites graves-ciments dans lequel le liant hydraulique, la grave et éventuellement le filler, sont mélangés dans les proportions indiquées et compactés en présence de 3 à 10% d'eau Elle se rapporte également à un procédé de préparation dans lequel l'on mélange le liant et la grave et effectue un compactage après éventuelle addition dudit filler, en présence de 2 à 11% d'eau. La présente invention a en outre pour objet l'application des ciments précités à la constitution d'assises de chausses ou de sols-ciments. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des exemples donnés à titre non limitatif. Les proportions indiquées, sauf indication contraire, sont exprimées en proportions pondérales. EXEMPLE 1 On réalise un ciment selon l'invention en mélangeant - 50% de filler calcaire ayant une dimension granulaire inférieure à 50m (surface spécifique Blaine : 5500 cm2/g) - 50% de ciment expansif de type M obtenu par mélange de - 87% du ciment connu sous la dénomination de CPA 400 - 6% de ciment alumineux (dit "fondu Lafarge") - 7% de gypse Sa teneur en S03 est de 5,2%. Ce ciment est comparable à ceux prépares pour l'obtention de béton sans retrait. Le CPA utilisé correspond à l'analyse suivante Insolubles 0,55 % SiO2 20 X Au203 6,25 % Fe203 2,30 % CaO 64,70 % MgO 1 % S03 2,65 % C02 0,47 % K20 0,76 % Na2O 0,32 % CaO libre 1,00 % On mesure le gonflement de prismes 4x4x16 cm de mortier normal (norme NF. P 15.403) conservés sous eau et sous curing (obtenu à l'aide de la substance vendue sous la dénomination Commerciale de Antisol SIKA) à l'air sec (50% d'humidité relative). On obtient - sous eau : + 300 m/m stabilisé à 5 jours - sous curing à l'air : + 140 > m/m à 14 jours - 100pm/m à 28 jours On constate en fait le blocage de tout gonflement sous eau (+ 300 m/m) et par contre un effet de compensation de retrait (- 100pm/m) après 28 jours. EXEMPLE 2 On constitue un ciment fillérisé avec - 50% de CPA 400 - 50% de filler calcaire (surface spécifique Blaine 5500 cm2/g) On effectue les mêmes mesures que celles qui ont été faites dans l'exem- ple 1 et on trouve - sous eau : + 40 m/m stabilise à 7 jours - sous curing à l'air : - 60 m/m à 7 jours - 350 m/m à 28 jours ce qui permet de constater que la combinaison de filler avec du CPA seul ne conduit pas à l'obtention d'un retrait hygrométrique compense. EXEMPLE 3 On opère dans les mêmes conditions que dans l'exemple 1 en substituant au filler calcaire un filler siliceux de même granulométrie. Les mesures du gonflement effectuées dans les mêmes conditions permettent de trouver: - sous eau : + 140pm/m stabilisé à 5 jours EXEMPLE 4 On effectue les mêmes mesures à partir d'un ciment CPA 400 seul et on obtient - sous eau : + 60 m/m stabilisé à 10 jours - sous curing à l'air : - 160pm/m à 9 jours - 500Pm/m à 28 jours On constate que malgré le produit de cure le retrait hygrometrique est très sensible. EXEMPLE 5 On prépare une grave formée de granulométrie proportions Gravier de Seine 5/20 mm 51% Sable de Seine 0,5/5 mm 24% Sable de Seine 0-0,5 mm 20% Fines 0-80 5% correspondant a une composition conduisant à une courbe granulaire entrant dans le fuseau Robin. On ajoute à cette grave environ 7% d'un liant formé de : - 50% de filler calcaire ayant une surface spécifique Blaine de 6000 cm2/g - 50% de ciment et on forme des éprouvettes avec 6% d'eau par compactage Proctor modifié. Le ciment employé est le ciment à retrait compensé decrit dans l'exemple 1, forme de - 87% de CPA 400 - 6% de ciment alumineux dit "fondu Lafarge" - 7% de gypse. Sa teneur en S03 est de 5,2%. Les caractéristiques de la grave-ciment ainsi obtenues et notamment les valeurs de'la résistance à la compression après 7 jours, du module d'élasticité et du retrait sont consign5dans le tableau I ci-dessous, les mesures etant effectuées jnr des éprouvettes Proctor modifiés. TABLEAU I (1) (2) Densité Résistances à Module Retrait Exemple humide 7jours (bars) à 1/2 rup- pm/m Remarques ture (bars) 5 2,40 115 22500 63 On observe un gonflement après 2, 3 et 4 jours 6 2,40 120 19500 92 7 2,40 130 j 55000 430 (1) le module d'élasticité est mesuré sur l'enregistrement contrainte-déforma- tion dans sa partie linéaire et calculé pour une contrainte égale à la moitié de la résitance à la rupture. (2) le retrait est mesuré selon l'axe des éprouvettes. EXEMPLE 6 On emploie un ciment à retrait compensé, comparable à celui employé dans l'exemple 1, la teneur en gypse ayant été toutefois modifiée afin que la teneur en S03 soit de 6,2%. Les teneurs respectives en CPA 400, ciment alumineux et gypse sont : 88%, 6% et 6%. Les caractéristiques de cette grave-ciment sont déterminées (tableau I). EXEMPLE 7 On réalise une grave-ciment à partir d'un ciment fillérisé ordinaire contenant CPA 400 3,5 parties en poids Filler calcaire ayant une surface spécifique Blaine de 6000 cm2/g 3,5 parties en poids que l'on ajoute à 100 parties en poids de la grave de l'exemple 1. Apres compactage Proctor en présence de 6% d'eau, on détermine les caractéristiques de'la grave-ciment ainsi obtenue (tableau I) EXEMPLE 8 On prépare un ciment non fillérise contenant CPA 325 87*2% Fondu ayant une surface spécifique Blaine de 2050 cm2/g 6% Gypse chimique lave (ou Phosphogypse) 6,8% La teneur en S03 est de 5,45% (déterminée par mesures. Le gypse chimique a la composition suivante gypse ~ 95% F = 0,55% P205 = 0,9% Si02= 1 % Au203 = 0,3% CaO hors SG4Ca : qsp 100S Lors des essais de détermination du temps de prise sur mortier, on constate par comparaison avec des substances telles, gypse, anhydrite naturel, fluor anhydrite, silobore, utilisées en des proportions approximativement egales, que les gypses chimiques entraTnent une augmentation du temps de prise qui passe de 3h30 en moyenne pour ces autres substances à 6h pour les gypses chimiques. Ce retard justifie l'intérêt de ce ciment pour la constitution d'assises de chaus sées. La détermination des gonflements de béton sous curing fait apparaitre que le gypse chimique permet de conduire a un caractère d'expansion satisfaisant. EXEMPLES 9 a 12 Un essai de ciment (type S) est effectué sur un clinker riche en C3A auquel est ajouté du gypse chimique. Le clinker employé contient 9% de C3A et le taux de S03 est de 0,65%. On emploie le gypse chimique a raison de,respectivement, 7,2 - 9,6 - 12 14,5 parties pour 100 parties de clinker. Les teneurs en S03 obtenues sont respectivement 3,50%, 4,45%, 5,35X et 6,25%. Les temps de prises sur mortiers, respectivement 5h40mn, 5h45mn, 7h, 8h35mn permettent de constater que les temps de prise conviennent tout particulièrement a l'emploi de ces ciments pour la constitution de graves-ciments. Bien entendu, l'ievention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés, elle est susceptible de nombreuses autres variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées, sans que l'on ne s 'é- carte de l'esprit de l'invention. REYENDICATIONS 1.- Procéde pour la constitution d'assises de chausses et de sols-ciments dans lequel on emploie un liant, éventuellement fillérisé, ce procéde étant caractérisé en ce que le liant est un ou plusieurs des ciments qui dans les techniques de Dréparation de béton conduisent à l'obtention de beton expansif. 2.- Procéde selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liant hydraulique est formé de ciment PortTand, de ciment alumineux et de sulfate de calcium dans des proportions pondérales respectivement de 80 à 95%, 3 à 15% et 4 a 10% et éventuellement au moins un filler. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le sulfate de calcium est du gypse chimique, de 1 'anhydrite naturelle ou chimique. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le gypse chimique est obtenu par lavage de gypse brut provenant de la fabrication d'acide phosphorique. 5.- Procéde selon une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisé en ce que le filler et le liant hydraulique sont dans des proportions respectives comprises entre 30/70 et 70/30. 6.- Procédé selon une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que le filler est un filler siliceux, calcaire ou silico-calcaire. 7.- Procédé selon une quelconque des revendications i a 6, caractérisé en ce que le filler présente une surface spécifique Blaine comprise. entre 2500 et 8000 cm2/g et de préférence comprise entre 4500 et 8000 cm2tg. 8.- Ciment caractérise en ce qu'il contient un liant hydraulique fillérise forme de ciment Portland, de ciment alumineux et de sulfate de calcium. 9.- Ciment caractérise en ce qu'il contient un liant hydraulique, eventuellement fillérisé formé de ciment Portland, de ciment alumineux et de sulfate de calcium. 10.- Ciment selon les revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il contient au moins un liant hydraulique formé de citent Portland, de citent alumineux et de sulfate de calcium dans des proportions pondérales respectivement de 80 à 95X, 3 a 15t et 4 a 10% eut éventuellement au moins un filler. 11.- Ciment selon la revendication 10, caractérisé en ce que le filler est un. filler siliceux, calcaire ou siliccalcaire dont les proportions par rapport du liant hydraulique sont comprises entre 30/70 et 70l30* 12.- Graves-ciments obtenues a partir du ciment, eventuellement fillérisé, selon une quelconque des revendications 8 à 11. 13.- Graves-ciments selon la revendication 12, caractérisées en ce qu'elles contiennent. en proportions pondêrales de 2 à 15% et de préférence de 3 a 10% dudit ciment. 14.- Graves-ciments selon une quelconque des revendications 8 à 13, carac térisées en ce qu'elles ont de préférence une densité humide comprise entre 2,20 et 2,60. 15.- Procédé de préparation de graves-ciments, selon la revendication 12 ou 14, caractérisé en ce que le liant hydraulique, la grave et éventuellement le filler, sont melangés dans les proportions indiquées et compactees en présence de 3 a 10X d'eau. 16.- Procédé de préparation de graves-ciments, selon une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'on mélange le liant et la grave et effectue un compactage après éventuelle addition dudit filler, en présence de 2 à 11X d'eau. 17.- Sols-ciments obtenus à partir du ciment selon une quelconque des revendications 8 à 11. 18.- Assises de chaussées ou sols-ciments contenant un ciment selon une quelconque des revendications 8 à11.