Brevet FR2439754A1 — publié le 19800523

La présente invention a trait a un nouveau liant hydraulique de faible coût, a prise lente et progressive, apte à conférer aux matériaux dans lesquels il est incorporé une excellente cohésion et des caractéristiques mécaniques élevées. Les liants hydrauliques conventionnels tels que chaux1 ciments, iaitiers de haut-fourneaux ou d'acieries permettent generalement d'obtenir des cohésions finales correctes lors des travaux de construction, génie civil ou autres mais donnent lieu fréquemment à des défauts provenant notamment soit dïune prise rapide qui se manifeste ensuite par des fissurations importantes soit d'une prise trop lente qui ne permet pas l'obtention d'un durcissement adequat, en particulier en cas d'intempéries pendant ou après la mise en oeuvre. En outre, l'élaboration de ces liants est coûteuse et exige une dépens se d'énergie Importante. L'invention vise un liant hydraulique dont la fabrication s'effectue a froid par simple malaxage de constituants et qui permet d'obtenir des rAsistances a la traction (Rt) et a la compression (Rc) nettement supérieures à celles des liants hydrauliques classiques. Elle permet en outre de recupérer des sous-produits de fabrication considérés comme des agents de pollution et constitue de ce fait un intéressant moyen de valorisation de dechets nocifs et encombrants. Le liant selon l'invention est essentiellement constitué par un mélange : a) de résidus de traitement de minerais contenant au moins 20 % de silico-aluminate de sodium et au moins 30 % d'oxydes de fer et : b) de produit renfermant de la chaux libre. Des mélanges convenant particulierement bien selon l'invention sont ceux constitues par : les boues rouges, résidus du traitement de la bauxite pour la fabrication d'alumine et, en ce qui concerne les produits à chaux libre, par des cendres sulfocalciques de centrale thermique ayant une teneur d'au moins 20 % sur Six2, 30 % en CaO (dont une partie en chaux libre) et 10 % en A1203. On sait que ces deux categories de sous-produits industriels constitUent des masses fort importantes de déchets qui encombrent les terrils ou qu'il est nécessaire, dans les cas des boues rouges, de stocker dans les fosses spécialement aménagées. Or, il a été trouvé que, grace notamment à la -chaux libre contenue généralement dans les cendres volantes sulfocalciques de centralethermique, on peut confectionner d'excellents liants par mélange de ces cendres avec les boues rouges.Par exemple, des liants de faible coût et de très bonnes caractéristiques mécaniques ont éte obtenus à partir des cendres volantes de la centrale thermique de GARDANNE ainsi que des pâtes de boues rou ges actuellement rejetées comme déchets par les groupes métallurgiques en divers lieux d'exploitation.Lorsqu'on sait que ces boues rouges représentent une masse annuelle de plusieurs millions de tonnes, uniquement en France, on mesure tout l'intérêt du nouveau liant selon l'invention qui autorise une ines pérée valorisation de tels résidus. Les proportions respectives des deux constituants du liant peuvent varier entre de larges limites et généralement entre 10 et 90 % de produit a chaux libre pour 90 à 10 % de résidus riches en oxydes de fer comme par exemple les boues rouges. Les resistances à la compression et à la traction des liants obtenus3 ainsi que le rapport Rt/Rc, sont déjà corrects pour des proportions respectives : 10 % de cendres - 90 % de boue rouge (par exemple) mais ilsdéviennent tres importants pour des taux de 40160 ou 50150. Il existe donc une progressivité de caractéristiques mécaniques, ainsi d'ailleurs que des temps de prise, qui autorisent beaucoup de souplesse dans la mise en oeuvre. En pratique, la fabrication du liant d'effectue simplement a froid dans un malaxeur classique type travaux publics, contrairement au cas de nombreux liants dont par exemple des ciments ou la préparation à haute tem pêrature exige due grandes dépenses d'énergie La chaux ou le produit riche en chaux tel que par exemple la cendre sulfocalcique est incorporé sous forme de matériau pulvérulent sec alors que les boues rouges sont utilisées avec leur teneur en eau habituelle, après décantation primaire. L'eau supplémentaire nécessaire à la confection du liant est ajoutée au melange au cours de malaxage. Les liants obtenus se prêtent à de nombreuses et importantes utilisations telles que, en particulier : la fabrication de matériaux de construction comme des parpaings, des briques, des tuiles pour lesquelles la cou- leur rouge des boues convient particulièrement bien et permet la suppression de pigments ; la construction de routes par incorporation aux graviers et cailloux ; la stabilisation et la consolidation de sols...etc. En géneral, la proportion de liant utîsée pour la plupart des applications est maintenue entre les limites de 5 à 50 %, le plus souvent entre 15 et 20 %. En outre, selon un perfectionnement de l'invention, il s'avere parfois avantageux d'ajouter au liant un produit servant de materiau de remplissage et apte à amener des caractéristiques telles que : legereté, isolation phonique ou autres propriétés intéressantes. A cet effet, on peut utiliser par exemple des résidus tels que des boues de papeterie riches en CaCO33 des cendres volantes silicoalumineuses, que l'on peut ainsi valoriser. L'invention est illustrée ci-après par des exemples non limitatifs mettant en evidence des compositions pour le nouveau liant et les caracteristiques obtenues dans une application donnée. EXEMPLES. On a préparé des séries de compositions par mélange a froid, en malaxeur, de proportions diverses de cendres pulvérulentes de la centrale thermique de GARDANNE (France) et de boues rouges obtenues par décantation des déchets de traitement de bauxite rejetes a GARDANNE par l'usine de fabrication d'alumine. La composition des cendres était la suivante : CaO : 36 a 45 % (dont 10 a 25 X de chaux libre) S1O2 ; 27 à 32 % ; Al203 : 10 a 16 % : Fe203 MgO, so3 : 13 a 20 %. La composition des boues rouges utilisées était du type : Sil il coaluminate de Sodium : 35 % ; oxyde de fer : 43 % ; oxyde d'aluminium monohydrate 6 % ; TSo2 5 % ; aluminate tricalcique 3 % ; carbonate de Ca : 6 7 X traces de titano-aluminate de sodium ; eau liee a Al203 , CaO ou Fe203 : 0,3 Z. On a ensuite mesuré un certain nombre de caractéristiques des liants obtenus, dont les propriétés mécaniques. Les résultats obtenus sont consignes dans le tableau 1 qui suit Tableau 1 Composition % en poids Cendres 10 % 20 % 30 % 40 % 50 Z 60 Z Boues rouges 90 Z 80 Z 70 % 60 Z 50 Z 40 Z Propriétés mécaniques (résistances en bars) RC 7 jours 30 46 88 139 185 225 14 jours 44 59 114 155 212 303 28 jours 58 72 127 182 256 368 90 jours 75 92 140 210 275 392 Rt 7 jours 9 13,5 23 31,4 40 55 14 jours 11 15,4 29,4 39 51 80 28 jours 14,5 18,7 31,4 42 72,3 85,5 90 jours 16 20 35 47 75 92 Comme on peut le voir, les resistances. montrent une progression en fonction du temps qui est avantageusement mise à profit lors de la mise en oeuvre. Elles atteignent déjà après 28 jours et surtout apres 90 jours des valeurs élevées, les rapports Rt/Rc étant toujours nettement supérieurs à la valeur moyenne de 1/10, caractéristique des liants hydrauliques connus. R E V E N D I C A T I O N S 1. Liant hydraulique caractérisé en ce qu'il est constitué par un melange : a/ de résidus de traitement de minerais contenant au moins 20 % de silico-aluminate de sodium et au moins 30 Z d'oxydes de fer ; et b) de produit renfermant de la chaux libre. 2. Liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les residus de traitement sont constitués par les boues rouges rejetees apres fabrication de l'alumine à partir de bauxite. 3. Liant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le produit b) est constitué par de la chaux. 4. Liant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérise en ce que le produit b) est constitue par des cendres volantes sulfocaiciques de centrale thermique ayant une teneur d'au moins 20 % en SiO2, 30 % en CaO (dont une partie en chaux libre) et 10 % en Al203. 5. Liant selon l'une quelconque des revendications i a 4* caractérisé en ce que les proportions respectives des constituants a/ et b/ varient entre 10 et 90 % pour le premier et 90 à 10 Z pour le second. 6. Liant selon l'une quelconque des revendications là 5, caracterise en ce qu'il contient en outre un matériau de remplissage tel que notamment : des boues de papeterie riches en CaC03, des cendres volantes silico-alurnineuses ou autres résidus. 7. Application du liant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, à la fabrication de materiaux de construction dont parpaings, briques, tuiles; à la construction de routes, à la stabilisation et a la consolidation de sois et analogues, la proportion de liant par rapport aux ajouts étant comprise entre 5 et 50 %, généralement entre 15 et 20 %.