Brevet FR2453837A1 — publié le 19801107

La présente invention a trait au domaine des produits hydrauliques et concerne tout specialement un liant hydraulique à prise lente apte à donner des caracteristiques mécaniques elevees et utilisable tout particulierement pour le traitement des sols en vue de leur consolidation. Le traitement des sols graveleux ou sableux en. assise de chaussees ou de fondations d'ouvrages divers, dans le but de leur conférer une bonne resistance et faire face aux diverses contraintes auxquelles ils sont soumis, pose des problemes importants en technique routière et dans les travaux publics en général. Les liants hydrauliques habituellement utilisées tels que ciments, chaux, laitiers de haut-fourneaux et d'acieries permettent d'obtenir des cohésions finales souvent corrrectes mais donnent lieu fréquemment a des défauts provenant notamment : soit d'une prise rapide qui se manifeste ensuite par une fissuration importante soit d'une prise trop lente qui ne permet pas l'obtenir tion d'un durcissement correct, en particulier en cas dtintempe- ries.En outre, dans l'application a la construction de routes, il est généralement nécessaire de prévoir : une couche de fondation, une couche de base de tyne sable-ciment ou trave-eim.nt ou encore . grave-laitier-chaux, puis une couche de roulement en béton recouverte ensuite d'un enduit bitumeux. Ces séries d'opérations sont coûteuses et exigent la mise en oeuvre de nombreux et impor tants appareillages. Selon ces techniques connues jusqu'ici, les dosages du liant mis en oeuvre revêtent une grande importance. Par exemple1 pour le traitement d'une grave de diamètre moyen O à 20 mm (type 0/20), on doit utiliser : soit 3,5 a 4 Z de ciment ; soit un mélange de 15 Z de laitier granule et 1 Z-de chaux ; soit 12 % de cendres et 3 Z de chaux ; les pourcentages précitésétantexpri- més en poids pour 100 parties de melange sec au total. Lorsque le liant est constitue uniquement par du ciment, les résistances obtenues.-sont rapidement fortes mais la fissuration et la rigidité d'un tel liant sont des défauts bien connus. Dans le cas d'utilisation de laitiers granulés, on obt tient des résistances progressives mais le laitier granulé reste friable lors du malaxage et dans la chaussez et l'on obtient des melanges peu homogenes, présentant des vides importants. Enfin, dans le cas des cendres, les résistances obtenues sont progres sives et trop lentes ; l'apport de fines constituées par le mélange de 12 Z de cendres et 3 Z de chaux constitue un inconvénient majeur dans la mise en oeuvre par conditions climatiques défavora-. bles. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients susdécrits et vise, grâce a la mise en oeuvre d'un liant de composition judicieusement déterminée, l'obtention d'agrégats, par mélange de ce liant avec des cailloux ou graves, dont les conditions de mise en oeuvre et les caracteristiques finales (dont la résistance) sont nettement améliores par rapport aux produits élaborés jusqu'ici. Le nouveau liant hydraulique selon l'invention est constitue par un mélange de laitier broyé a fine mouture,de cen dres volantes de centraleXthermique de finesse Blaine 2200 a 4000 cm2/g et de chaux libre. Selon une caractéristique préférentielle, le laitier broyé est de fratche production et comporte au moins 20 % de particules passant au tamis de 80 microns, de préférence 40 à 50%, et 10 Z au plus de grains de diamètre supérieur à 200 microns. Le terme laitier englobe d'une façon générale les laitiers et scories issus des hauts-fourneaux ou des acieries et industries metallurgiques. Toute cendre volante de finesse voulue peut convenir selon l'invention, notamment les produits issus des centra les thermiques. Généralement de telles cendres ont des teneurs de 40 à 50 Z en SiO2, 1 à 5 Z en CaO, 20 à 35 Z en A1203 et 5 à 12 Z en Fe203. Selon une autre caractéristique de l'invention,les proportions respectives de chacun des trois constituants du liant sont critiques et bien déterminées à l'intdrieur des fourchettes suivantes laitier : 5- à 70 parties ) cendres 80 à 5 parties ) pour 100 parties en volantes ) poids de liant total chaux :15 à-' 25 parties étant convenu que pour obtenir les meilleurs résultats visés par l'invention il faut adopter des rapports : chaux/cendres volantes au moins égaux à 20/100 (poids) et laitier/cendres au moins égaux à 30/100. En pratique, on adopte généralement : 40 à 80 parties de l@ition @ @@@@@ @@@@ 60 à 30 @@@@@@@ de @@@@@@@ @@@@@@@@ (parties en poids). Parmi les avantages conférés par le nouveau liant aux compositions utiliséespour la consolidation de sols ou la réa- lisation d'assise d'ouvrages, il faut noter tout particulierement: - une bonne homogénéité et une grande régularité en fabrication industrielle - un assez long délai entre la confection du mélange de liants et la fin de mise en oeuvre en construction - la valorisation de deux sous-produits industriels : laitier granulé et cendres volantes, considérés souvent comme des déchets dont les stocks sont importants, notamment en France ; - la régulation des temps de prise et l'obtention de résistances finales élevées.La prise hydraulique plus rapide du laitier broyé en présence de chaux est relayée par la prise hydraulique du mélange cendres et chaux, l'action conjuguée de ces prises permettant d'obtenir de hautes résistances mécaniques à moyen puis à long terme ; - la possibilité de floculer l'argile grâce à la chaux libre, ce qui autorise la stabilisation et la consolidation de sols à teneurs plus ou moins élevées en argile. La mise en oeuvre de l'invention sera maintenant illustrée par des exemples de réalisation, non limitatifs, où les pourcentages ou parties sont indiqués en poids. Exemples On a malaxé pendant 2 minutes par vibrocompression des mélanges de liants à partir de compositions renfermant 2o parties de laitier granulé broyé avec 40 à 50 % de particules passant au tamis de 80 microns et moins de jO Z de particules de diamètre 200 microns ; 60 parties de cendres volantes de composition : 50 % en SiO 2 à 3 Z en CaO, 25 à 30 Z en A1203 et 8 à 11 % en Fie203 ; les cendres ayant une finesse Blaine de 2500 à 4000cm2/g en moyenne. 20 parties de chaux libre éteinte. Puis on a confectionné des éprouvettes de 16/32 cms en introduisant- diverses quantités de liant, variant par exemple de 3,5 à 5 %, dans aes graves de cailloux, de type soit silico-calcaire 0/20 soit tout calcaire 0/20 (confectionné à partirde fractions 0/6 et 6/20 mm). Les éprouvettes ont été réalisées selon les normes habituelles de traitement des graves 0/20 (con servation dans les moules en salle climatisée à 20 - 0,5 0C sous hygrométrie de 95 %). On a ensuite mesuré les différentes caractéristiques des matériaux obtenus et notamment les résistances à la compression et à la traction. Les principaux résultats sont résumés dans le tableau í ci-après. L'expression OPM utilisée dans ce tableau signifie " optimum Froctor modifié " et correspond à la norme bien connue de mesure de la teneur en eau. Tableau @ Densité Taux de Résistance compression Résistance Teneur en eau Formulations compactage traction OPM 180 jours 7 jours 28 jours 180 jours 360 jours Grave calcaire 2,23 100 % 35 82 119 145 14,5 liant 3,5 % 6,8 % dOPM 125 000 217 000 319 000 332 000 412 000 grave calcaire 0/20 2,23 100 % 39 89 127 164 16,3 Liant 4 % 6,8 % dOPM 132 000 230 000 325 000 338 000 452 000 grave silico calcaire 2,21 100 % 18 38 82 108 11,7 0/20 Liant 4 % 6,7 % dOPM 73 000 148 000 235 000 268 000 302 000 grave silico calcaire 2,21 100 % 20 44 94 125 12,1 0/20 Liant 5 % 6,7 % dOPM 89 000 163 000 253 000 283 000 321 000 Légende : Premier chiffre - Résistance (en bar) Deuxième chiffre- Module d'élasticité (en bar REVENDICATIONS 1. Liant hydraulique à prise lente, caractérisé en ce qu'il est constitué par un mélange de laitier broyé à fine mouture, de cendres volantes de centrale thermique de finesse Blaine 2200 à 4000 cm2/g et de chaux libre. 2. Liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le laitier broyé est de fraîche production et comporte au moins 20 Z, de préférence 40 à 50 Z, de particules passant au tamis de 80 microns et moins de 10 Z de particules de diamètre supérieur à 200 microns. 3. Liant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le laitier est choisi dans le groupe des laitiers et scories de hauts-fouzneaux ou métallurgiques. 4. Liant selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les proportions respectives des constituants sont les suivants : laitier : 5 à 70 parties ; cendres : 80 à 5 parties ; chaux : 15 à 25 p-arties (pour 100 parties en poids de liant total) ; les rapports chaux/cendres et laitier/ cendres étant respectivement supérieurs à 20/lOOet 30/loden poids. 5. Liant selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il renferme : 40 à 80 parties de laitier + chaux pour 60 à 20 parties de cendres volantes. 6. Application du liant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 à la stabilisation et consolidation de sols en technique routière et dans les travaux publics par mélange avec des graves et autres charges appropriés.