Brevet FR2349549A1 — publié le 19771125

La présente invention concerne des compositions durcissables à l'eau, par exemple des mélanges plastiques de bétons ou de mortiers durcissables par l'humidité, et leur fabrication; une application particulièrement avantageuse de l'invention concerne des bétons et des mortiers à entraînement d'air. Dans la pratique, on a constaté avec les bétons et mortiers à entraînement d'air que si la proportion d'air entraîné dépasse environ 8 à lOX en volume, qu'ils sont dimensionnellement instables quand ils sont à l'état plastique humide, et que leurs composants ont tendance à se séparer du mélange. In conséquence, quand un agrégat est incorporé dans le mélange, il tend à s'enfoncer à travers la matrice de ciment et d'eau sous l'effet de son propre poids et, en lame temps, l'eau remonte vers la surface supérieure de la masse plastique. Ce dernier phénoméne est parfois appelé "exsudation". On maintenant établi, conformément à l'invention, que lorsque des matières polyméres pulvérulentes sont incorporés par malaxage à un mélange humide de béton ou de mortier (par exemple ciment/eau/agent d'entraînement d'air/agrégat), elles ont l'aptitude à maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux du mélange laie au sein de mélanges de béton ou de mortier à fort entraînement d'air, c'est-à-dire des mélanges dont l'entratnement d'air représente environ 8 à 10% en volume ou plus encore, et à conférer des propriétés thixotropiques apparentes au mélange pour en préserver la stabilité dimen- sionnelle au cours du stade critique de la prise, ceest-i-dire pendant le processus de transformation de l'état liquide en un état solide crrstallin. Même dans des mélanges ne comprenant pas d'agents d'entraî- nement d'air, on a trouvé que l'in@orporation d'une matière polymère pulvérulente améliore, bien qu'i un degré moindre que dans le cas de mélange contenant un agent d'entrainement d'air, la stabilité dimensionnelle du mélange. De façon appropriée, on peut incorporer dans le mélange environ 1,1 à 44 graves de poudre polymère par kg de ciment liant. Dans le cas de compositions contenant un agent d'entraîne- ment d'air, on a également constaté que l'action combinée de petites bulles d'air formées par l'action de l'agent d'entraîne- ment sur le mélange mouillé et la matière polymère pulvérulente donne un béton ayant des propriétés exeeptionneiies à l'état humide frais. On a constaté que cette masse plastique mouillé prend et retient des profils des surfaces avec une grande profondeur de relief sans aucune tendance à l'affaissement ou i l1exsu- dation. En conséquence, l'invention a pour objet une composition comprenant un ciment liant, un agrégat qui peut être naturel ou synthétique, un agent d'entrainement d'air, de l'eau en une proportion pouvant atteindre 100% en poids du ciment et une matière polymère pulvérulente en une proportion suffisante pour réaliser et maintenir -une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition. L'invention concerne également des compositions contenant une matière polymère pulvérulente mais aucun agent d'entratnement d'air, c'est-à-dire des coipsitions qui comprennent un ciment liant, un agrégat naturel ou synthétique, de lleau en une proportion pouvant atteindre lOOX en poids du ciment et une matière polymère pulvérulente en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides et liquides dans la composition. L'invention concerne plus particulièrement encore - une composition durcissable à l'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement : un ciment liant ; un agrégat présent à raison de 100 à 1000% par rapport au poids du ciment liant ; un agent d'entraînement d'air ; de l'eau en une quantité pouvant atteindre 100% du poids du ciment liant ; et une matière polymère pulvérulente en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition, - un mélange humide plastique de béton avec entrainement d'air, caractérisé en ce qu'il comprend : un ciment liant choisi parmi un ciment Portland et un ciment riche en alumine ; un agrégat fin et un agrégat grossier en une proportion de 100 à 1000% par rapport au poids du ciment, ledit agrégat grossier ayant une dimension maximale des particules de 3,8 cm ; un agent d'entraînement d'air ; de l'eau en une quantité pouvant atteindre 100% du poids du ciment liant ; et une poudre polymère en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition, - un mélange humide plastique de mortier avec entraînement d'air, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement : un ciment liant choisi parmi un ciment Portland et un ciment riche en alumine ; un agrégat de mortier fin dans une proportion d'environ 1 à 10 parties par rapport au poids du ciment liant ;un agent d'entrainement d'air , de l'eau en une quantité pouvant atteindre 100%- du poids du ciment liant ; et une poudre polymère en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition. Ces différentes compositions peuvent contenir un volume d'air entraîné supérieur à 10% en volume. La matière polymère pulvérulente est régulièrement répartie dans la totalité de la composition et elle confère des propriétés thixotropiques apparentes et/ou provoque des changements des propriétés rhéologiques, en réalisant un système de transfert de charge et des caractéristiques d'absorption des contraintes. En outre, dans les cas d'entraînement d'air, la matière polymère pulvérulente contribue à augmenter et à stabiliser la capacité d'entraînement d'air par la matrice. L'expression "matière polymère" est utilisée dans le présent contexte pour désigner une grosse molécule organique quelconque qui est solide à la température ambiante, qu'on peut préparer sous forme d'une poudre, qui est insoluble dans l'eau et qui est formée par jonction de molécules simples et/ou de monomères. De préférence, la poudre comprend des particules séparées d'une matière sèche dont la dimension maximale de particule est inférieure-å 1000 microns.La matière polymère peut être, par exemple, une oléfine polymère telle que le polypropylène, le polystyrène, le polychlorure de vinyle, le polyvinylidènes les polymères de styrène acrylonitrile, les résines urée- et mélamineformaldéhyde, les polyamides comme ceux commercialisés sous la marque NYLON, les polymères de propylène et d'éthylène, le polychlorure de vinylidène, les polycarbonates, les copolymères acrylonitrile/butadiène/styrène, styrène/acrylonitrile, le polyvinyl-butyral, les polyesters d'éthylène-glycol et d'acide téréphtalique, par exemple ceux commercialisés sous la marque EERYIEKE, l'aniline-formaldéhyde, etc. L'expression "agents d' entraînement d' air" désigne des ma tières capables d'entraîner l'air. Les agents appropriés d'entraînement d'air qu'on peut incorporer dans les compositions se lon l'invention sont notamment les résines de bois saponifiées ayant été facultativement stabilisées avec une colle animale, la résine saponifiée wVinsol" (marque déposée), le produit "Sika AFC" (marque déposée), les sels sodiques de certains sulfates et sulfonates aliphatiques et aromatiques, par exemple le lauryl-sulfate de sodium,'le cétyl-sulfate de sodium, l'oléylsulfate de sodium, le naphtalène-isopropylsulfate de sodium, certains sulfates de dérivés du pétrole, certains composés organiques complexes tels que la kératine et la saponine, les alcoylarylsulfonates, les alcoylsulfonates, les sels des acides aminocarboxyliques, etc. Le ciment liant peut être un ciment hydraulique tel que, par exemple,un ciment Portland (PO c'est-à-dire un ciment Portland ordinaire ou CRPR, c'est-à-dire un ciment Portland à prise rapide) ; un ciment à prise rapide du type contenant une forte proportion d'alumine ; un ciment faiblement thermique caractérisé par des pourcentages élevés de silicate dicalcique et d'alumino-ferrite tétracalcique et de faibles pourcentages de silicate tricalcique et d'aluminate tricalcique ; un ciment qui résiste aux sulfates et qui est caractérisé par des pourcentages exceptionnellement élevés de silicate tricalcique et silicate dicalcique et par des pourcentages exceptionnellement faibles d'aluminate tricalcique et d'alumino-ferrite tétracalcique ; un ciment Portland de haut fourneau qui est un mélange d'un clinker de ciment Portland et de laitier granulé ; un ciment normalement utilisé en maconnerie et qui peut être un mélange d'un ciment Portland avec un ou plusieurs des ciments suivants : la chaux hydratée, le calcaire pulvérisé ; l'argile colloldale, la terre d'infusoires ou une autre silice finement divisée ; un ciment naturel ; un ciment à chaux par exemple contenant de l'oxyde de calcium dans sa forme pure ou impure et contenant ou ne contenant pas une matière argileuse quelconque un ciment sélénitique caractérisé par l'addition de 5 à 10% de plâtre de Paris à la chaux ; le ciment pozzolanique caractérisé par un mélange de pozzolane, de trass, de kieselguhr, de pierre ponce, de tuf, de terre santorine ou de laitier granulé avec du mortier de chaux ; les ciments à base de sulfate de calcium qu'on obtient par hydratation du sulfate de calcium et comprenant notamment le plâtre de Paris, le ciment de Keene et le ciment Parian ; et les ciments imperméabilisés qui sont des mélan ges de ciment Portland avec du stéarate de calcium ou une paraffine. Comme on lla déåà dit, quand on incorpore un agrégat dans la composition, celui-ci peut être naturel ou synthétique. Les agrégats appropriés peuvent être les matières légères vendues sous la marque déposée "Lytagn (cendre de combustible pulvérisé et fritté) et sous la marque déposée "Leca" (agrégat d'argile gonflée), ces matières étant définies dans B.S. (Bristish Standard Specification) 3797:1964 et 3892:1965 ou l'un des au-tres agrégats décrits dans les deux B.S. ci-dessus ou dans "Aggregates from natural sources for concrete" B.ss. 882 et 1201:1965, ou dans "Foamed or Expanded Blast Furnace Slag Lightweight aggregates for concrete" B.S. 877::1967. Les exemples suivants servent à illustrer l'invention sans aucunement en limiter la portée Dans ces exemples, qui sont présentés sous forme d'un tableau, les exemples 1 à 5 concernent des compositions selon l'invention dont chacune contient une poudre polymère au sein d'un mélange de béton avec entraînement d'air. Dans les exemples 1 à 3 et 5, l'agent d'entraînement d'air est formé de "SIKA AFC" (marque déposée) alors que dans l'exem- ple 4, l'agent utilisé est la résine "Vinsol1,. La matière polymère en poudre incorporée dans les exemples 1 à 3 et 5 est le polypropylène alors que dans l'exemple 4, on utilise le copolymère acrylonitrile/butadiène/styrène. L'exemple 6 concerne un mélange connu de béton avec air entraîné ne contenant pas de poudre polymère et servant à mettre en évidence l'instabilité relativement importante d'un béton avec air entraîné ne contenant pas de poutre polymère, ce manque de stabilité étant déznbntré par le degré d'affaissement Une comparaison des exemples 1 à 5 avec l'exemple 6 montre que la présence d'une poudre polymère dans un béton avec air entraîné permet de réduire notablement ou d'éliminer l'affaio sement. L'exemple 7 concerne également un mélange connu ne contenant ni agent d'entraînement d'air ni poudre polymère. L'exemple 8, enfin, concerne une composition conforme à l'invention qui contient une poudre de polypropylène (matière polymère) mais aucun agent d'entraînement d'air. Une comparaison entre les exemples 7 et 8 fait ressortir une réduction marquée de l'affaissement quand on ajoute une matière polymère à un mélange connu tel que celui de l'exemple 7. Les exemples 9 à 21 présentent d'autres mélanges selon l'invention dans chacun desquels l'agent d'entraînement d'air est le produit ',Sika AFC" et la matière polymère est le polypropylène. Dans les exemples 9 à 19, l'agrégat est un agrégat usuel pour béton alors que dans les exemples 20 et 21, on utilise l'agrégat léger "Lytag", c'est-à-dire un agrégat de cendre de combustible pulvérisé et fritté. Le ciment liant utilisé dans les exemples est toujours un ciment Portland (PO ou CRPR). Quand on prépare les compositions selon l'invention, qui sont indiquées dans les exemples, on mélange les ingrédients pour former un mélange de béton mouillé et pendant une durée (par exemple 3 minutes) suffisante pour assurer que la matière pulvérulente a été régulièrement répartie dans le mélange, et, lorsqu'un agent d'entraînement d'air est également présent, on réalise également le degré désiré d'entraînement d'air. Exemple Cimjent Agrégat Eau Agent d'entraîne- Matière polymère Affai ssement (parties en poids) ment d'air pulvérulente (mm) (ml/kg de ciment) (g/kg de ciment) 1 1 3 0,42 4,4 1,1 0 2 1 3 0,45 4,4 44 0 3 1 0 0,33 4,4 4,4 0 4 1 33 0,39 6,6 6,6 0 5 1 3 0,38-0,40 4,4 4,4 0 6 1 3 0,42 4,4 0,0 66 7 1 3 0,42 0,0 0,0 50 8 1 3 0,42 0,0 2,2 25 9 1 10 0,84 1,1 1,1 15 10 1 7 0,52 1,1 1,1 0 11 1 7 0,52 1,1 44 5 12 1 7 0,43 4,4 1,1 15 13 1 7 0,43 4,4 44 35 14 1 1 0,25 1,1 1,1 5 15 1 1 0,24 1,1 44 0 16 1 1 0,30 11 44 0 17 1 1 0,28 11 44 0 18 1 3 0,35 11 1,1 5 19 1 1 0,28 11 1,1 15 20 1 3 0,38 1,1 1,1 0 21 1 2 0,25 11 44 5 REVENDICATIONS 1. Composition durcissable à l'eau, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement .: un ciment liant ; un agrégat présent à raison de 100 à 10000/o par rapport au poids du ciment liant ; un agent d'entraînement d'air ; de l'eau en une quantité pouvant atteindre 100% du poids du ciment liant ; et une matière polymère pulvérulente en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition. 2. Mélange humide plastique de béton avec entraînement d'air, caractérisé en ce qu'il comprend : un ciment liant choisi parmi un ciment Portland et un ciment riche en alumine ; un agrégat fin ët un agrégat grossier en une proportion de- 100 à 1000% par rapport au poids du ciment, ledit agrégat grossier ayant une dimension maximale des particules de 3,8 cm ;un agent d'entraînement d'air ; de l'eau en une quantité pouvant atteindre 1000/o du poids du ciment liant ; et une poudre polymère en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition. 3. Mélange humide plastique de mortier avec entraînement d'air, caractérisé en ce qu'il comprend essentiellement : un ciment liant choisi parmi un ciment Portland et un ciment riche en alumine ; un agrégat de mortier fin dans une proportion d' envi- ron 1 à 10 parties par rapport au poids du ciment liant ; un agent d'entraînement d'air ; de l'eau en une quantité pouvant atteindre 100% du poids du ciment liant ; et une poudre polymère en une quantité suffisante pour établir et maintenir une dispersion uniforme des composants solides, liquides et gazeux dans la composition. 4. Composition selon la revendication 1, 2 -ou 3, caractérisée en ce que la matière polymère est une grosse molécule organique qui est solide à la température ambiante, qui est insoluble dans l'eau, qui est préparée sous forme d'une poudre et qu'on obtient par jonction de molécules simples et/ou de monomères. 5. Composition selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la matière polymère comprend une oléfine polymère, du polypropylène, du polystyrène, du polychlorure de vinyle, du polyvinylidène, du styrène/acrylonitrile, de 1' urée-formaldéhyde, du mélamine-formaldéhyde ou un polyamide. 6. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'agrégat est un agrégat naturel. 7. Composition selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'agrégat est un agrégat synthétique. 8. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la matière polymère est une poudre comprenant des particules séparées d'une matière sèche ayant des dimensions de particules inférieures à 1000 microns. 9. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractériséeen ce quelle contient 1,1 à 44 g de poudre polymère par kg de ciment liant. 10. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le volume d'air entraîné est supérieur à.10% en volume.