Brevet FR2227240A1 — publié le 19741122

I1 est connu que les bétons et mortiers qui subissent l'action du gel peu de temps après leur mise en oeuvre, risquent souvent d'entre désagréges ou, du moins, d'avoir par la suite des performances mécaniques inférieures de 30 à 50% à celles qu'auraient des bétons et mortiers de mEme composition, mais qui n'auraient pas été atteints par le gel. Des produits vendus comme adjuvants et dénommés précédemment "Antigels" sont utilisés pour protéger les bétons et mortiers frais contre le gel et supprimer ou, du moins, minimiser les désordres qu'il provoque pendant la période de prise et de début de durcissement. il est connu que laplupart de ces "antigels" contiennent principalement un accélérateur de prise dont le rôle est de permettre au ciment de faire sa prise malgré le froid, étant donné que celle-ci est considérablement ralentie aussitôt que la température descend au dessous de + 5t centigrades. D'autres produits peuvent intervenir dans la composition de ces antigels : des plastifiants pour réduire la quantité d'eau de gâchage, des entratneurs d'ait pour que les bétons résistent, après durcissement, aux cycles de gel dégel, des rétenteurs d'eau pour éviter un ressuage qui gèlerait en surface. Toutefois, pour des raisons de prix de revient, mais surtout parce que des excès de produits risqueraient d'amoindrir les qualités des bétons et mortiers, les quantités utilisées restent limitées entre 1 à 3 % du poids du ciment, Si bien que l'abaissement du point de congélation de l'eau de gacliage, qui pourrait résulter de la présence de l'accélérateur dissous, reste faible, de l'ordre de un ou deux degrés au plus, le mécanisme de protection des bétons contre le gel par un accélérateur étant plus complexe que le simple abaissement du point de congélation de l'eau de gâchage. En fait, l'action principale des accélérateurs est de mettre le beton "hors gel" lorsque la température réelle du béton descend au dessous de 00; les effets conjugués de la température du béton au moment du malaxage,de l'inertie thermique de sa masse, du dégagement de chaleur dQ à l'hydratation du ciment, de la protection thermique fournie par les coffrages, enfin de l'accélérateur l même, font qu'il s'écoule un temps suffisant pour que la structure du ciment durci ait atteint la cohésion nécessaire pour résister à l'effet du gel au moment où celui-ci atteint effectivement le béton. Afin d'éviter toute confusion d'interprétation, la Norme Française P 18 103 sur la dénomination des adjuvants a appelé '!Pare-Gel8'et non "Antigel" les produits de ce type, mais du même coup, la Norme a défini les conditions dans lesquelles les bétons d'essais devaient être soumis au gel contre lequel un pare-gel devait les protéger. Le béton est gaché à une température de + 2" et soumis au gel deux heures après sa confection. Dans de telles conditions, les dosages habituels d'accélérateurs ne permettent pas au béton d'être hors gel dans les deux heures et les auteurs de la présente invention ont établi un schéma de l'action du froid sur le béton qui a conduit à l'adjonction d'un produit à l'accélérateur qui éviterait les effets destructeurs du gel sur le béton. I1 faut rappeler qu'au début du malaxage dans les bétons courants où le rapport eau/ciment est de l'ordre de 0,50 et, compte tenu du poids spécifique des grains de ciment, qui est de 3,1, l'eau occupe 60% du volume du mélange eau + ciment et les grains de ciment n'occupent que 40% ; l'eau entoure donc les grains de ciment, elle est libre et gélive. Si 1 'eau contient un accélérateur spécifique efficace par le froid, par exemple du nitrite de soude, il se formera sous l'effet du gel deux phases : une phase solide de glace ne contenant, en principe, pas de nitrite, et une phase liquide d'une solution plus concentrée en nitrite, donc moins gélive et plus active pour provoquer la prise du ciment. La phase glace peut se développer en cristaux qui vont rompre l'homogénéité de la répartition des grains de ciment et laisser, après dégel, des failles qui seront autant d'amorces de fissures et qui nuiront à la solidité du béton. L'invention a pour objet un produit d'adjonction au ciment pour lutter contre le gel, caractérisé en ce qu'il contient en plus d'un accélérateur de prise, un produit hydrophobe. Le produit hydrophobe est par exemple du stéarate de calcium en poudre très fine, introduit tel quel ou bien formé in situ par réaction d'un stéarate soluble avec la chaux libérée par les silicates du ciment. Ces éléments hydrophobes s'opposent à la circulation du liquide interstitiel qui entoure les grains de ciment. Un réseau continu de cristaux de glace ne peut se former, on trouve seulement de fines particules de liquide interstitiel, chaque particule, que l'on pourrait appeler couple, contenant les deux phases, glace et solution plus concentrée en accélérateur. Ainsi, la répartition régulière des grains de ciment n'étant pas perturbée, non plus que celle de l'accélérateur, le feutrage régulier des cristaux de portlandite et d'aluminates pourra se développer. De plus, les vides laissés par le dégel des microcristaux de glace de chaque couple, seront très petits, de l'ordre de grandeur de ceux qui sont comblés normalement par le développement du feutrage cristallin du ciment au cours du durcissement, si bien que les micro désordres observés au moment du gel, seront compensés,aprds dégel, au cours du durcissement. La présente invention vise donc en premier lieu l'addition de stéarate de calcium en poudre fine et dans la proportion de 1 à 15% du produit contenant entre autre un accélérateur speci- fique déjà connu, tel le nitrite de soude en poudre. Le produit ainsi composé est ajouté au béton, au moment de sa confection dans la proportion de 1 à 4% du poids du ciment pour obtenir l'effet accélérateur par le froid et l'effet "pare-gel". Elle vise également, à la place du stéarate de calcium, les corps analogues ayant les mêmes fonctions,comme lesstéarates de soude, de potasse, d'ammoniaque, de glycoi, le stéarate d'alumine, le stéarate de magnésium, le stéarate d'amine, les cires microcristallines, synthétiques ou non, les esters et les sels insolubles hydrophobes, tels quels ou bien formés in situ par réaction de sels solubles avec la chaux libérée par le ciment Par ailleurs, la présente invention s'applique aussi aux mélanges de pare-gel ci-dessus définis mais qui seraient composés avec des accélérateurs connus autres que le nitrite de soude, tels que les chlorures de calcium, soude et magnésium, le formiate de calcium, le sulfate de soude, le sulfate d'alumine, le nitrate de soude et le nitrate de chaux, les thiosulfate, hyposulfite, aluminate, carbonate de soude. Elle vise également les compositions qui comprendraient, outre le mélange des produits hydrophobes et accélérateurs ci-dessus désignés, les compléments, plastifiant, entraineur d'air, durcisseur, rentrant couramment dans la composition des adjuvants, en particulier dans les antigels déjà connus. A titre-d'exemple, le produit pare-gel selon l'invention peut avoir la composition en poudre-suivante qui s'utilise entre 1% et 4% du poids du ciment nitrite de soude 87 % stearate de calcium 10 % paraformaldehyde 2 % résine de pin 1 % la paraformaldehyde étant un durcisseur et la résine un entraineur d'air, pour résister aux cycles gel-dégel. Les essais ont été effectués enmortrae mh e normalisé ISO sur trois séries - une série témoin conservée à 20 et n'ayant pas subi de gel - une série témoin mise au gel après sa confection et laissée 20 heures à la température de - 50, puis remise à 200, une partie des éprouvettes de cette série ont été cassées deux heures après la sortie du frigorifique, donc après dégel. Une série dont le mortier a été traité avec le pare-gel ci-dessus dosé à 2 % du poids du ciment : méme cycle que le témoin ci-dessus. Résistances mécaniques en Bars à à 24 heures à 28 iours Traction/ COMPRESSION Traction/ COMPRESSIOb Flexion ~~~~~~~~~~~~~ Flexion ~~~~~~~~~~ Témoin à 20 n'ayant pas subi de gel 18 80 56 290 Témoin ayant subi le gel initial de 20 heures 0 0 35 166 Pare-gel 2 % 7 17 61 280 Ces essais mettent bien en évidence les deux effets du pare-gel - effet accélérateur, puisqu'après vingt heures de gel et deux heures de dégel, la seconde série témoin n'a aucune résistance alors que la série protégée a des résistances effectives - effet protecteur, puisqu'à vingt-huit jours, la série adju vantée a retrouvé des résistances comparables à la série témoin nlayant pas subi le gel, tandis que la seconde sétie témoin accuse au contraire une insuffisance notable des résistances mécaniques. La présente invention vise également les ciments vendus en sac ou en vrac, les mortiers et bétons vendus secs, en sacs prêts à l'emploi et qui comprendraient,à la fabrication, le complexe accélérateur- produit hydrophobe, en vue d'assurer 1 a fonction accélératrice par temps de gel et la fonction ci-des sus définie. Enfin et d'une manière plus générale, la description ci-dessus n'est pas limitative sur les manières d'utiliser le complexe accélérateur produit hydrophobe pour les buts ci-dessus décrits. L'invention n'est pas limitée aux seuls modes de réali sation décrits et représentés, mais en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Produit d'adjonction au ciment pour lutter contrele gel et répondre à la définition de pare-gel, caractérisé en ce qu'il contient, en plus d'un accélérateur de prise, un produit hydrophobe. 2. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que le produit hydrophobe est un stéarate 3. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'accélérateur de prise est du nitrite de soude. 4. Produit selon la revendication 1, caractérisé en ce que du paraformaldehyde est ajouté au nitrite de soude comme accélérateur de prise. 5. Ciment, mortier ou béton vendu sec prét à l'emploi, caractérisé en ce qu'il cotient un produit accélérateur de prise plus un produit hydrophobe en vue d'un effet pare-gel.