Brevet FR2337700A1 — publié le 19770805

Lfinvontion concerne un mélange de ciment contenant du clinker broyé, une charge, de l'eau pour gâcher et des substances à base de lignosulfonates, qui confèrent à la pierre en ciment des propriétés positives ainsi qu?un procédé pour la préparation de ce mélange. Lors de l'utilisation des mélanges de ciment connus actuellement, ii était nécessaire d'ajouter différentes substances visant à améliorer certaines propriétés desavantageuses de ces mélanges. comme, par exemple, le lent accroissement de la solidité dans la phase initiale de l'hydratation, le haut coefficient d'eau par rapport a' la valeur théorique et les suites négatives qui en découlent, etc. Pour abaisser le coefficient d'eau, on ajoute des plastifiants,comme, par exemple, des substances à base de lignosulfonates qui, utilisées en grande quantité, ont une influence négative sur la prise de la bouillie de ciment.Les mélanges de ciment connus contiennent une pierre de gibse exerçant une importante action de rêgula+ion. Pendant le broyage du clinker, apparaissent de nouvelles surfaces ayant une grande énergie et donc une grande réactivité, ce qui provoque une accumulation ou une agglomération. Sous l'action des facteurs d'intensification s'exerçant lors du broyage, l'accumulation des parties broyées diminue, ce qui, pour la meme consommation d'énergie, augmente la surface spécifique du produit broyé ou, pour une surface spécifique donnée, augmente la puissance du broyeur et provoque la liquéfaction du produit. Les produits de broyage sont actuellement additionnés de différents liquides et de substances solides. On y ajoute des acides organiques, des sels de ces acides, des alcools polysaturés, des amines, esters, lessives sutfitiques et autres composés organiques, puis, par exemple, du demi-coke, charbon, cendres folles, etc. L'utilisation de ces substances pendant le broyage du clinker est limité par les quantités maximales (un centième à un dixième de pour cent), dont le dépassement influence défavorablement certaines propriétés du produit ae broyage, comme par exemple la t ansfotmation du mélange de ciment, le développement des solidités, etc. On connaît également un agent d'intensification du broyage dont un composant est constitué par le iignosulfonate de calcium utilisé sous forme de solution laqueuse con.er.ant le ligno sulfonate de calcium en mélange avec l'acétate de calcium et la triéthanolamine. Actuellement, le broyage du clinker est intensifié, suivant Blaine, jusqu'a' des surfaces spécifiques de 7000 a 10000 cm2/g, par une série d'autres composés exerçant une influence positive sur la transformation du ciment (brevet USA 3.389.924). Certains additifs de ce genre donnent de bons effets, mais ils sont chers et difficilement accessibles. Les désavantages de l'état de la technique indiqués plus haut sont éliminés par le mélange de ciment et son procédé de préparation selon l'invention. L'invention consiste en ce que le mélange de ciment contint, outre le clinker, une charge, de l'eau pour gvcher des substances à base de lignosultonates et également des sels d'acides lignosulfoniques tels que lignosulfonates alcalins, lignosulfonate d'ammonium, lignosulfonates de métaux alcalinoterreux, en quantité de 0,2 a' 4 de 1a masse de clinker, et des carbonates alcalins en quantité de 0,01 b 2 S de la masse de clinker,ainsi que de l'acide borique. De préférence, on ajoute également un agent moussant ou un agent produisant du gaz, par exemple de la poudre d'aluminium, en quantité de 0,01 à 5 55 de la masse de clinker. Le procédé de préparation du mélange de ciment consiste en ce que le clinker est broyé en présence de lignosulfonates. Les additifs sont ajoutés au fur et à mesure du broyage. Le mélanose de ciment selon l'invention ne contient pas de pierre de gypse. L'action régulatrice de la pierre de gypse est remplacée par action combinée des additifs exerçant, en association avec le carbonate alcalin, une action plastifiante, éventuellement complétée par l'acide borique. Ainsi, la pierre de gypse teut etre d'une autre manière mise à profit, et sa -fonction dans le ciment peut etre remplacee par l'action de déchets bon marché.Le mélange de ciment selon l'invention s'avère très avantageusement approprié a être utilisé directement dans la construction de batiments, étant donné l'influence pas trop compliquée qu'il exerce sur la vitesse d'hydratation, et mieux, par suite de action régulatrice qu'il exerce sur cette dernière. Le mélange de ciment selon l'invention est un liant d'une qualité nouvelle, dont les propriétés peuvent être avantageusement modifiées selon les besoins, en variant lors de la transformation le système d'additions régulatrices et les cuantités des additifs. Ainsi, on peut préparer des ciments ayant différentes finesses et les utiliser suivant les besoins pour des réactions dthydra- tation orientées et, dans la pratiques pour la préparation de matières compacres ou poreuses, sans être obligé de recourir à ltactivation du durcissement par des opérations peu économiques. Les lignosulfonates de métaux alcalins et de métaux alcalino-terreux pulvérulents ajoutés lors de la préparation du mélange de ciment selon l'invention permettent d'obtenir des surfaces spécifiques allant, selon Blaine, jusqu' 10000 cm2fg et, dans le cas de broyage a des surfaces ordinaires de 2000 a' 4000 cni2/g, ils abaissent la consommation de 11 énergie de broyage. Outre la facIlité de leur préparation, leur principal avantage est l'effet favorable qu'ils exercent sur la transformation de la bouillie lors de l'utilisation du ciment. Leur influence positive sur le broyage est accompagnée dune action plastifiante lors du traitement du ciment et, en association avec autres composés, ils remplacent l'action régulatrice de la pierre de gypse utilisée actuellement dans les ciments Les quantites d'additifs, qui remplacent la fonction du gypse dans les ciments, sont dans la plupart des cas au total beaucoup plus faibles (par exemple, 1,5 55 par rapport a' 5 55 de pierre que gypse pour des surfaces spécifiques ordinaires environ 3 OCO cm2/g). L'invention sera mieux comprise en regard des quelques exemples de réalisation non limitatifs qui suivent. Exemple 1 Le cirier exempt de pierre de gypse est broyé avec 1 55 de lignosulfonate de sodium à une surface spécifique d'environ 3000 cm2/g selon Blaine. Dans l'eau de gachage utilisée dans la proportion de 0,25 par rapport au ciment, on dissout du carbonate de potassium en quantité de 0,5 55 par rapport au poids du ciment. Lors de la préparation du mortier, on ajoute la quantité de charge nécessaire. Le mélange est bien brassé, le traitement est facilité par le plastifiant ajouté au mélange. La pierre de ciment qui se forme présente un développement des solidités analogues au développement actuel (solidité à la pression 100 kp/cm en 1 journée, 500 à 600 kp/cm en 28 jours). Liavåntage consiste en l'abaissement des frais de voyage et en une sensible diminution de la quantité de substances régulatrices ajoutées (1 55 de lignosulfonate de sodium et 0,5 55 de carbonate de potassium) par rapport à plus de 5 55 de pierre de gypse.Un autre avantage est la posai bilité dçabaisser facilement le facteur d1eau, ce qui permet de diminuer la porosité de la pierre de ciment. Ce fait influe dans une grande mesure sur les autres propriétés techniques de la pierre de ciment telles que la solidité, l'imperméabilité, la capacité de résistance, la stabilité. Exemple 2 Le clinker--exempt de pierre de gypse est broyé avec 2 55 de lignosulfonate de sodium à une surface spécifique de 7000 cm2/g selon Blaine. Dans l'eau de gâchage ayant un coefficient de 0,25, on dissout du carbonate de sodium en quantité de I 55 par rapport au poids du ciment. Le brai de ciment qui se forme se transforme facilement dès le début du durcissement, au bout de 15 min. La prise suit rapidement, environ 5 minutes après le commencement. La pierre de ciment qui se forme présente un rapide accroissement de la solidité à la pression, 60 à 80 kp/cm2 en 4 heures, 450 à 6CO kp/cm2 en 1 journée et 800 à 900 kp/cm2 en 28 jours. Pour obtenir une bouillie de ciment pouvant être traitée pendant une durée assez longue, on peut mettre a profit 11 action stabilisatrice de l'acide borique pour la préparation de mortier ou de ciment. Lorsque son action cesse, on revient à l'accrois- sement initial de la solidité, les autres propriétés n'étant pas influencées. Exemple 3 A la bouillie de ciment préparée comme dans l'exemple 2, on ajoute. comme agent produisant du gaz de la poudre d'aluminium en quantité de 1 55 par rapport a la masse de ciment. Gracie à la plus grande réactivité du ciment, dont la surface spécifique est augmentée, il n'est pas nécessaire de provoquer 1a réaction de l'aluminium lors de la formation d'hydrogène; le mélange se relache rapidement et durcit peu de temps après le relâchement. Sans qu'on intervienne autrement dans lthydratation, on obtient en peu de temps un béton au gaz comparable par ses propriétés mécaniques au béton au gaz actuel. Exemple 4 On a procédé au broyage du clinker sans ajouter d'autres substances, mais avec addition de lignosulfonate de sodium sur un dispositif sur lequel on a pu déterminer l'énergie de broyage en fonction de la durée de broyage et de la surface spécifique. Les résultats obtenus sont indiques sur le diagramme ci-après, sur lequel on pelt relever la dépendance de l'énergie de broyage en kilowatts heure par tonne par rapport à la valeur de la surface spécifique en cm2/g. L1abaissement de l'énergie de broyage à la surface nécessaire ressort de la surface spécifique d'environ 2000 cm2/g. En utilisant la quantité efficace dtadditifs, il est possible de repousser la limite de broyage. La courbe à points pleins correspond au broyage sans additifs, la courbe avec les points 1 à 7 correspond au broyage avec des additions de plus en plus fortes 1. Addition de 0,2 55 de lignosulfonate de sodium 2. Nouvelle addition de 0,2 55 de lignosulfonate de sodium 3. " t, 0,2 55 I, 4. " tt 0,1 55 5." " 0,3 % " " 6,7. Broyage avec addition totale de 1 55 de lignosulfonate de sodium. Exemple 5 On a procédé au broyage du clinker dans un broyeur à boules de laboratoire avec une charge de 10 kg de produit et une addition de 1,5 55 de lignosulfonate de sodium. Au bout de 3 heures de broyage, on a obtenu une surface spécifique de 8000 cm2/g. Sur le même broyeur et en utilisant la même charge de produit mais sans autres additifs, on a obtenu une surface spécifique d'environ 3.500 cm2/g,qui nt augmentait pas en poursuivant le broyage, pendant que le produit collait au corps du broyeur. Le mélange de ciment selon l'invention peut être utilisé à la place des ciments actuels, pour la préparation de bouillies, mortiers, bétons aussi bien compacts que poreux, lourds ou légers. La composition de ce mélange est très avantageuse pour le réglage facile du processus d'hydratation appliqué dans la pratique, par exemple pour la production d'eléments préfabriqués, pour le bétonnage a' basses températures, etc. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Mélange de ciment contenant du clinker broyé, une charge, de l'eau pour gâcher et des substances à base de lignosulfonates, caractérisé en ce qu'il contient des sels d'acides lignosulfoniques tels que lignosulfonates alcalins, lignosulfonate d'ammonium, lignosulfonates de métaux alcalinoterreux, en quantité de 0,2 à 4 55 de la masse de clinker, et des carbonates alcalins en quantité de 0,01 à 2 55 de cette masse. 20) Mélange de ciment selon la revendication 1, caractérisé en ce qu1il contient une addition de moussant ou de substance produisant du gaz, de préférence de la poudre d'aluminium, en quantité de 0,01 & à 55 de la masse de clinker. 30) Procédé pour la préparation du mélange selon la revendication i, caractérisé en ce que le clinker est broyé en présence de sels d'acides lignosulfoniques. 40) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les additifs sont ajoutés progressivement pendant le broyage.