Brevet FR2286803A1 — publié le 19760430

L'utilisation du chlorure de calcium (CaCi2, H20) à des con centrations variant de 1 à 4 % du poids du ciment est bien connue et a été largement utilisée dans l'industrie pour favoriser la prise du béton, en particulier à basse température (-60C et dans certaines conditions -120C), tout en permettant une augmentation sensible de la résistance finale à la compression. Il est en effet connu que le chlorure de calcium se combine avec les éléments du ciment pour former un complexe dit "Sel de Friedel" (A1203 3CaO, CaCl2, 10H2O), dont la vitesse de cristallisation est plus rapide que celle des éléments du ciment eux-mEmes. Le chlorure de calcium est présenté dans le commerce sous la forme soit de paillettes, soit de compositions liquides qui ren ferment certains autres adjuvants facilitant le gachage du mortier et maintenant la fluidité de celui-ci au moment de la mise en oeuvre Les avantages du chlorure de calcium sont bien connus et non discutés. Il est cependant reconnu que si certaines précautions d'emploi ne sont pas strictement respectées, notamment l'obligation de faire en sorte que le ferraillage soit en toutes circonstances noyé dans une couche de mortier de 50 mm d'épaisseur au minimum, des phénomènes de corrosion se produisent sur le ferraillage pou vant faire craindre des faiblesses structureîîes de l'ensemble. Les études et essais qui ont précédé la présente invention ont mis en relief qu en ajoutant au chlorure-de calcium une amine aliphatique en C.18 du type oléique ou stéarique et un aryl alkyl sulfonate de baryum, les effets corrosifs du chlorure de calcium sur le fer étaient pratiquement éliminés dans les conditions opéoratoires industrielles. La quantité préférée et choisie d'addition des adjuvants pour obtenir les conditions les plus favorables varie de 3 à 5 % par rapport au ciment pour l'amine aliphatique, et de i à 3 z pour 1'aryl alkyl sulfonate de baryum, 1'aryl alkyl sulfonate de baryum choisi étant dans le cadre de l'invention le ttra- propylène benzène sulfonate de baryum.Les effets de passivation sont notables pour des concentrations plus faibles que celles dé crites ci-dessus, mais les effets les plus favorables se dévelop- pent pour les fourchettes de concentration décrites qui font plus particulièrement l'objet de l'invention. Pour obtenir les performances recherchées, il est essentiel que les adjuvants employés et définis ci-dessus soient distribués de façon homogène dans la solution de chlorure de calcium à 40 z de chlorure de calcium CaCl2, H20, au moment de la mise en oeuvre du mortier. Or il s'est révélé que les deux additifs organiques précités n'avaient pas un taux de solubilité correct dans la solution de chlorure de calcium à 40 %, la solution fortement saline de chlorure de calcium provoquant un relargage des substances organiques. La difficulté a été résolue en incorporant dans la solution de chlorure de calcium, avant introduction des deux éléments actifs passivants, un épaississant à action colloldale qui permet de disperser de façon homogène et stable les additifs organiques. L'additif est à ajouter à une concentration de 2 à 3 % dans la solution à 40 * de chlorure de calcium pour obtenir une viscosité de 3,50 centistockes â 180C. Le polymère épaississant choisi est préférablement celui connu sous le nom de "BIOPOLYMERE XB. 23" et produit par la société RHONE-POULENC ; il s'agit d'un hétéropolysaccharide du type anionique résultant de la fermentation d'un hydrate de carbone par la bactérie lanthomonas Campestris. Des essais de résistance à la compression et à la traction ont été menés sur des éprouvettes confectionnées selon la formule au i3 suivante s - Ciment S 350 Kg - Graviers s 800 litres - Sable s 400 litres - Additif 5% % du ciment mis en oeu vre - Eau s Q.S. Les essais mécaniques ont été faits en comparant un béton sans additif, échantillon Â du tableau I ci-après, un béton comportant 5 % en poids par rapport au ciment d'une solution de chlorure de calcium à 40 % (échantillon B), et un béton confectionné sur les mêmes caractéristiques mais comportant 5 % de l'accélérateur décrit ci-dessus (échantillon C), la composition centésimale de ce dernier étant la suivante - CaCl2, H2O................... 40 % - Oleylamine................... 4 % - Tetrapropylène benzène sulfonate de baryum...... 2 % - Hétéropolysaccharide anionique................ 2,5 % - Eau..0.ee... 00000000000 51,5 % Au cours des essais, le ciment utilisé a été du ciment CPAL Poliet CChausson, le gravier de 5-25 densité 1.35, le sable ni lavé ni taminé d'une densité de 1.55 a 1,5 % d'humidité. TABLEAU I ( : Age en jours : Contrainte de rupture Kg/cm2 ) ( Echantillon A 3 3 230 ) (- 8 315 ) ( 28 360 ) (---------------- ---------------- -------------------------------) ( ) ( Echantillon B : 3 : 220 S ( - 8 315 ) c : 28 400 ) (---------------- ---------------- -------------------------------) ( ) ( Echantillon C : 3 : 270 ) (- 8 365 ) ( 28 420 ) ------------------------------------------------------------------ Les tests de résistance à la compression et à la traction réalisés au bout de 3 jours, 7 jours et 28 jours font apparaître une amélioration pour les deux séries d'essais comportant l'accéléra- teur au chlorure de calcium par rapport aux éprouvettes réalisées sans chlorure de calcium. Dans les conditions de l'essai, il n'est pas possible de différencier es performances de résistance à la traction ou à la compression des éprouvettes réalisées avec addition de solution de chlorure de calcium pur ou avec la solution de chlorure de calcium comportant les additifs décrits plus haut. On en déduit donc que la mise en oeuvre de l'accélérateur suivant l'invention ne perturbe pas les effets positifs de l'addition de chlorure de calcium dans l'élaboration du mortier. Afin de déterminer le pouvoir anticorrosif de l'accélérateur faisant ltobjet de l'invention vis à vis du fer incorporé dans le béton, le test suivant a été effectué - on dispose des ronds à béton de diamètre de 11 mm qu'on tronçonne en éléments de 15 cm prélevés sur la même longueur de fer, afin d'obtenir des échantillons identiques tant sur le plan de la nature de l'acier que sur celui de la nature de l'état de surface. - dans une petite forme en acier inoxydable parallèlépipèdique de 18 cm de long, 5 cm de large et 6 cm de profondeur, on coule du mortier frais composé selon les indications ci-dessus données. - on insère dans la surface libre du parallèlépipède de mortier un témoin en bois ayant aussi exactement que possible les dimensions des éléments de fer à béton tronçonnés. - on expose le tout à une période de vibration afin de tasser le mortier pendant 30 secondes. On enlève la forme de bois et on place dans l'empreinte les sections de fer découpées. On soumet 11ensemble à une nouvelle période de vibration de 30 secondes, afin d'assurer un contact aussi parfait que possible entre la surface du fer et le lit de mortier, en prenant soin de laisser émerger à l'air la moitié du tronçon de fer à béton qui se trouve ainsi scellé dans le mortier0 - les maquettes ainsi réalisées sont laissées à sécher et sont exposées aux intempéries pendant la période de temps pré-déterminée pour effectuer le test de corrosion ; ces périodes sont de 1 mois, 2 mois, 4 mois et 6 mois. - cette exposition aux intempéries, appelée test d'enrouillement, permet à la surface du fer laissée délibérément libre dans l'éprouvette, d'être exposée à la corrosion. On apprécie le développement de la corrosion survenant au cours du test d'enrouillement par la méthode suivante - les éprouvettes sont enduites sur toutes leurs surfaces dtun revêtement anti-acide du commerce (chlorure de polyvinyle) en laissant parfaitement libre de toute enduction la surface apparente de ltélément de fer à béton serti dans le mortier. On laisse sécher 24 heures. - l'éprouvette ainsi préparée est pesée sur une balance de précision, puis immergée dans une solution à 50 % d'acide chlorhydrique à 2O0Bé à température ambiante. La solution d'acide chlorhydrique à 50 % a été préalablement inhibée par addition de 2 g/l d'orthotolyl thiourée jouant le rle d'inhibiteur d'attaque vis à vis du métal sain sans empêcher la dissolution dans l'acide des oxydes formés au cours du test d'enrouillement. - on laisse ltéprouvette dans ce bain pendant 5 heures puis on rince et on sèche rapidement. On soumet alors ltéprouvette à une nouvelle pesée. La différence de poids entre la première et la deuxième pesée est une fonction directe du poids de métal oxydé pendant le test d'enrouillement. Le test est effectué avec a) du mortier gaché à l'eau (échantillon FA du tableau II ci-après) b) du mortier gaché à l'eau comportant du chlorure de calcium (échantillon FB) c) du mortier gaché à l'eau comportant l'accélérateur suivant l'invention (échantillon FC). TABLEAU II ( : Age : Perte en poids : t de fer oxydé ) ( : en jours : (fer oxydé) : en poids ( : en mois : ) (----------------- ----------- ---------------- -----------------) ( ) ( Echantillon FA 15 jours &num; 79 mg &num; 0,06 % ) ( - : 1 mois : iw 82 mg n ) ( : 3 mois : &num; 90 mg ' ) (----------------- ----------- ---------------- -----------------) ( ) ( Echantillon PB 15 jours &num; 210 mg &num; 0,18 % ) ( - : i mois : &num; 330 mg : F 0,25 t ) ( : 3 mois : &num; 360 mg : w4 0,30 t 1 (----------------- ----------- ---------------- -----------------) ( ) ( Echantillon PC 15 jours &num; 80 mg &num; 0,06 % ) ( - 1 mois &num; 83 mg " ) ( 3 mois &num; 88 mg " ) Il apparatt que le test d'enrouillement est pratiquement équivalent pour l'éprouvette réalisée sans aucun additif et celle réa- lisée avec l'accélérateur suivant la présente invention. On enre- gistre par contre une corrosion plus importante dans le cas de l'éprouvette comprenant la solution de chlorure de calcium pur. Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'd titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Accélérateur de prise pour la confection du béton armé, du genre constitué par une solution de chlorure de calcium, caractérisé en ce qu'il renferme en outre une amine grasse en C18 oleyl ou stearyl. 2. Accélérateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la solution renferme 40 % de CaCl2 H20 tandis que l'amine grasse représente de 3 à 5 % de ladite solution. 3. Accélérateur suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il renferme en outre du tétrapropylène benzène sulfonate de baryum. 4. Accélérateur suivant les revendications 2 et 3 envisagées en combinaison, caractérisé en ce que le tétrapropylène benzène sulfonate de baryum représente de 1 à 3 % de la solution. 5. Accélérateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il renferme en outre un polymène épaississant du type hétéropolysaccharide anionique. 6. Accélérateur suivant les revendications 4 et 5 envisagées en combinaison, caractérisé en ce que le polymène épaississant représente environ 2,5 % de la solution.