Brevet FR2426657A1 — publié le 19791221

La présente invention se rapporte à l'industrie des matériaux de construction et a notamment pour obJet un mélange de béton. Les mélanges de béton trouvent une application à grande échelle dans tous les domaines du bâtiment tels que la construction des habitations, des ponts, la construction industrielle, la construction hydrotechnique. La matière première principale pour la production des bétons est un mélange constitué de ciment (liant) d'agrégats, d'eau et de divers additifs. Les additifs sont employés comme moyens de réglage de diverses propriétés du béton. L'utilisation correcte des additifs est l'un des procédés les plus commodes et les plus simples pour améliorer les propriétés des bétons. On connait divers types d'additifs : additifs minéraux actifs, additifs-charges, additifs tensio -actifs, additifs accélérateurs de durcissement et retardateurs de prise de liants, additifs complexes. La connaissance du mécanisme de l'action des additifs et leur influence sur les propriétés technologiques et de construction des bétons permet de varier les caractéristiques des bétons et d'obtenir des matériaux ayant un ensemble d'indices utiles désirés. Le mélange de béton à base de ciment et de sable, pour la préparation duquel on utilise le chlorure de calcium en qualité d'accélérateur, est le mélange le plus répandu et connu. Cet additif améliore aussi certaines propriétés importantes du mélange de béton, telles que l'accélération de la prise et du durcissement, accroissement de la résistance du béton. Cependant, l'inconvénient maJeur de cet additif, limitant son application, en particulier dans la fabrication de pièces et de structures en béton armé, tient à l'agressivité corrosive du chlorure de calcium vis-à-vis de l'armature d'acier quand le chlorure de calcium est utilisé en quantité assurant son influence positive sur le béton. C'est pour cette raison que dans de tels cas, cet additif ne peut cotre employé quten commun avec des inhibiteurs, par exemple nitrite de calcium, sulfate de sodium, etc. Afin d'améliorer d'autres caractéristiques du béton, il est nécessaire d'introduire en outre des additifs auxiliaires, tels que des plastifiants, par exemple de la vinasse alcoolique de sulfite (décoctée), etc. En outre, l'emploi restreint du chlorure de calcium est lié à son prix élevé et à l'approvisionnement insuffisant en matières premières. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients indiqués. On s'est proposé de choisir un additif pour le mélange de béton constitué de ciment, d'agrégats et d'un additif, qui serait accessible et qui assurerait au mélange de béton des propriétés utiles, notamment : longévité, solidité, résistance au gel, étanchéité à l'eau, tenue aux milieux agressifs. La solution consiste en ce que dans le mélange de béton proposé, constitué de ciment, d'agrégats et d'un additif, selon l'invention on utilise en qualité d'additif une solution aqueuse des résidus métallurgiques à base de chlore (production de titane et magnésium) ayant une densité de 1,02 à 1,16 g/cm3, dans le rapport suivant des composants (% en poids) : - ciment . . -. . . . . . . 10,0 à 15,0 - agrégats ..-.,,,.........,.. . 89,5 à 82,0 - additif (en calculant par rap port à la matière sèche) ...--- 0,5 à 3,0 En qualité de liant on peut utiliser des ciments connus quelconques, des agrégats comme le sable et les pierres cassées, le graphite, la "kéramsite", la ponce de scorie et d'autres charges. Le résidu à base de chlore provenant de la production de titane et de magnésium est une poudre finement dispersée d'une fraction de 10 à 100 * incluant dans sa composition les composés suivants: Ticl4, CrCl3, AlCl3, NbCl5, SiCl4, VCl5, TaCl5, FeCl2, FeCI3, CaCl2, ZrCl4, MnC12, MgCl2, WC13. Ce résidu est bien soluble dans l'eau et est utilisé, selon l'invention, sous forme d'une solution aqueuse. En fonction de la marque de béton, la quantité de tous les composants indiqués est choisie dans les limites indiquées. L'additif est introduit en quantité de 0,5 à 3,05' en poids, le poids de l'ion chlore calculé par rapport à la matière sèche introduite dans le mélange de béton, ne dépasse pas 1,5% en poids. L'additif introduit en quantité inférieure à 0,5% en poids (en calculant sur la matière sèche) n'assure pas l'en- semble de propriétés indispensable du mélange de béton, tandis qu'en quantité supérieure à 3,0% en poids (en calculant sur la matière sèche), elle réduit les propriétés du mélange de béton vu que les chlorures présents provoquent la corrosion de l'armature. L'additif employé est multifonctionnel. Ceci s'explique par sa composition chimique. La présence des ions chlore dans l'additif confère au mélange de béton de la plasticité et accélère en meme temps le durcissement du mélange de béton. Le chlorure de fer entrant dans la composition de l'additif augmente la durabilité du béton préparé à partir du mélange proposé et rend le béton plus dense et plus étanche à l'eau. Les composés TiC14, NbC15, Vol5, TaC15 confèrent au mélange de béton une tenue à la corrosion. En outre, l'additif employé est un bon liant. Elle permet de réduire de 15 à 30% la consommation de ciment par rapport à la composition connue. En effet, l'additif joue un rôle essentiel en augmentant les caractéristiques de résistance du béton. Le mélange de béton proposé possède des caractéristiques améliorées : durabilité poussée, résistance à la compression de l'ordre de 342 kg/m2, résistance au gel de l'ordre de 350 cycles, étanchéité à l'eau de l'ordre de 8 à 9%, résistance aux milieux chimiques agressifs. En meme temps, la consommation en ciment du mélange de béton est réduite de 1,3 à 1,6 fois par rapport aux mélanges de béton connus. Le procédé de fabrication du mélange de béton proposé est simple du point de vue de la procédure technologique et est mis en oeuvre de la manière suivante. Le résidu à base de chlore provenant de la production de titane et de magnésium est hydrolysé à liteau dans une installation d'hydrolyse jusqu'à l'obtention d'une solution de densité déterminée, la solution obtenue est admise dans une bétonnière dans laquelle on charge préalablement le ciment et les agrégats. On admet simultanément dans la bétonnière l'eau en quantité requise. Le mélange obtenu est brassé. D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention seront mieux compris à la lecture de la description, qui va suivre, de différents exemples de réalisation concrets mais non limitatifs. Exemple 1. On obtient un mélange de béton de composition suivante (96 en poids) : ciment .......................... 10,0 sable, pierres cassées ......... 89,5 (à un rapport pondéral de 1/2 respectivement) additif (calculé par rapport à la matière sèche) 0,5. Le résidu à base de chlore résultant de la production de titane et de magnésium est hydrolysé à l'eau dans une in- tallation d'hydrolyse jusqu'à l'obtention d'une solution d'une densité de 1,02 g/cm3. La solution obtenue est admise dans une bétonnière préalablement chargée de ciment, de sable et de pierres cassées. La bétonnière est en même temps alimentée en eau. Le mélange est obtenu et brassé. Le mélange de béton possède les propriètés suivantes (les propriétés snt nné es en comparaison de celes Ûi mLarige de béton obtenii par une méthode analogue en utilisant le chlorure de calcium comme additif) : lange de Début de la Fin de la Affaissement Humidité béton prise, prise1 du cône, % h.min h.min cm Avec addition de chlorure de calcium 2h35 min 4 h50 min 2 à 3 10,2 avec l'additif proposé 1h25 min 4 h40 min 2 à 3 6,7 Les bétons préparés à partir des mélanges de béton contenant l'additif proposé et le chlorure de calcium possèdent les propriétés suivantes Résistance Résistance, kg/cm2 étanchéité Béton au gel, a ia com- a ia à l'eau, cycles pression flexion % avec addition de chlo rué de calium 300 212 22,4 12 avec l'additif proposé 350 342 36,1 8 à 9 Exemple 2. On obtient un mélange de béton de composition suivante (% en poids) ciment ....................... 15 sable et pierres cassées (en rapport pondéral de 1/1,8 respectivement) ........ 82 additif (calculé par rapport à la matière sèche) ............. 3 Le résidu à base de chlore provenant de la production de titane et de magnésium est hydrolysé à liteau. La préparation du mélange de béton est réalisée par le procédé décrit dans l'exemple 1, sauf que la solution aqueuse de résidu à base de chlore a une densité de 1,16 g/cm3. Les propriétés du mélange de béton obtenu et du béton sont analogues à celles du mélange de béton et du béton de l'exemple 1. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. - Mélange de béton constitué de ciment, d'agrégats et d'un additif, caractérisé en ce qu'en qualité d'additif on utilise une solution aqueuse de résidus à base de chlore, provenant de la métallurgie du titane et du magnésium ayant une densité de 1,02 à 1,16 g/cm3. 2. - Mélange de béton suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il contient les composants précités dans les proportions suivantes (% en poids) Ciment .......................... 10,0 à 15,0 Agrégats ......................... 89,5 à 82,0 Additif (en calculant par rapport à la matière sèche) .............. 0,5 à 5,0