Brevet FR2504518A1 — publié le 19821029

La présente invention concerne de nouveaux liants à base de divers constituants non hydrolysables sous forme de pates,leur procédé d'obtention et leurs applications dans le domaine des travaux publics et du bâtiment. Il est connu que certains laitiers de hautsfourneauxpeuvent être finement broyés en présence d'eau et conservés sous forme d'une pâte semi-fluide pendant plusieurs jours sans présenter la moindre prise ; il est également connu que cette pâte de laitier mélangée dans la bétonnière avec une certaine proportion de ciment artificiel a permis de reconstituer un veritable ciment de laitier et d'obtenir des bétons de très haute qualité. Or, la presente invention vise de nouveaux produits efficaces obtenus a partir de divers autres matériaux inertes en presence d'eau, mais possedant les caracteristiques de certains CONSTITUANTS des liants hydrauliques tels que définis par la Norme P 15.301 (paragraphes 3.3.2, 3.3.3, 3.3.4, 3.3.6). Elle vise aussi la recomposition dans un malaxeur de toute une gamme de liants hydrauliques - traditionnellement commercialises sous forme pulvérulente - par malaxage simultané - des produits pâteux de l'invention ; - des catalyseurs appropries selon les matériaux et les types de liant recherche ; - des autres constituants du produit final a obtenir tels que sable, gravier, eau et autres adjuvants éventuels et l'application de ce produit final dans le domaine des travaux publics et du bâtiment. Ainsi, la présente invention couvre essentiellement, a titre de produits industriels nouveaux, des constituants non hydrolisables de liants hydrauliques, sous forme de pâtes résultant du broyage, par voie humide, de matériaux, a pouvoir hydraulique latent-ou à pouvoir pouzzolanique, pris isolement ou en toutes combinaisons ou mélanges. Les matériaux susceptibles de donner, après broyage par voie humide, les constituants de liants hydrauliques selon l'invention, peuvent être, outre des laitiers de hautsfourneaux,des cendres volantes silico-alumineuses, des pouzzolanes naturelles ou artificielles, des matériaux siliceux, des schistes, etc ... ; ces matériaux pourront être soit broyés séparément, soit simultanément. On pourra donc par exemple obtenir une pâte essentiellement constituée de cendres volantes acides et/ou de pouzzolanes, ou une pâte essentiellement constituee de laitiers et de cendres acides silico-alumineuses et/ou de pouzzolanes. Ainsi, la recomposition de différents types de liant pourra aisement s'effectuer dans un malaxeur, par exemple, une bétonnière, par addition a la pâte obtenue, des catalyseurs appropries qui pourront alors être soit des bases fortes telles que soude, chaux et sels basiques de sodium ou de calcium, soit du ciment artificiel, soit des cendres volantes basiques. L'intérêt des nouveaux constituants de liants de l'invention et de leur obtention, c'est-à-dire du broyage par voie humide appliqué aux types de matériaux ci-dessus, est à la fois d'ordre ECONOMIQUE et d'ordre TECHNIQUE - transport des matériaux du lieu de production au chantier d'utilisation par wagons tombereaux (au lieu de citerne pour les produits moulus à sec) ; - stockage en plein air des matériaux avant broyage ; - economie d'énergie par suppression du séchage, lequel est, soit relativement onéreux pour des matériaux ayant des teneurs en eau de 10 à 30 X, soit de réalisation difficile dans le cas des pulvérulents (cendres volantes) ; - utilisation de broyeurs à circuit ouvert moins onereux que les broyeurs à circuit fermé preconisés pour les moutures fines par voie sèche ;; - moindre consommation en corps broyants ; - consommation d'énergie de broyage très inférieure à celle du procéde à sec, l'écart de consommation étant d'autant plus important que la finesse est plus grande ; - et surtout, possibilité d'obtenir des finesses de mouture très poussées en raison essentiellement de la facilité de refroidissement des broyeurs par insufflation d'air, qui en se saturant de vapeur d'eau elimine une quantité tres importante de calories. Cette finesse de mouture est le secret de l'utilisation rationnelle des matériaux indiques ci-dessus : en dehors de l'effet bénéfique sur la maniabilité des produits finis tels que bétons, elle active considerablement les reactions hydrauliques et pouzzolaniques, ce qui permet d'obtenir des liants à hautes performances tant sur le plan de résistances mécaniques que sur la tenue aux agents agressifs - absence de poussiere, pas de pollution ; - enfin, simplicité du matériel et des opérations : - le matériel de broyage se limite à une tremie tampon de faible capacité équipée d'un dosomètre à un broyeur à boulets à sortie axiale, équipé d'une alimentation en eau et eventuellement d'une ventilation forcée. La pâte obtenue à la sortie du broyeur est tres onctueuse ; sa teneur en eau est de l'ordre de 30 %. Cette pâte est stockée dans une cuve mélangeuse ou elle est maintenue en agitation soit par brassage mécanique, soit par insufflation d'air comprimé, soit par les deux procédes. Elle est ensuite transportee au doseur - volumétrique ou pondéral - d'un malaxeur tel qu'une bétonnière, soit par gravité, soit par pompage. Dans le cas de la fabrication d'un béton, le melange des divers composants du liant s'effectue dans la bétonnière avec les autres constituants du béton, l'ordre d'introduction etant à définir en fonction des types de liant. La duree de cycle de malaxage est pratiquement identique à celle exigée pour les bétons à base de ciment pulvérulent. On notera que la pâte peut être également transportée par camion citerne sur des distances importantes ; l'homogénéisation de la pâte en cours de transport est obtenue par une pompe qui travaille en circuit fermé et permet le refoulement de la pâte dans la cuve de stockage du chantier. Il est intéressant de signaler que si ce matériel peut être installé à poste fixe (centrale à béton, usine de prefabrication, etc.), il peut également être conçu en équipement mobile pour des chantiers de durée limitée (barrages, galeries, ouvrages portuaires, revêtements de canaux, travaux routiers, etc...). Les matériaux désignés ci-dessus peuvent être broyés séparément ou simultanément ; à titre d'exemple, il est donc possible de réaliser - le broyage séparé de laitier, cendres acides, pouzzolanes, schistes, silice, etc. - le broyage simultané de deux laitiers présentant des caractéristiques différentes ; - le broyage simultané d'un laitier et d'une cendre, ou d'un laitier et d'une pouzzolane, etc. etc. Dans ces derniers cas, la viscosité de la pâte et le maintien en agitation s'opposent à une sédimentation différentielle des constituants pouvant présenter des masses volumiques différentes ; le mélange reste homogene. A partir de ces differentes pâtes, l'utilisateur pourra reconstituer en bétonnière - selon le processus indiqué ci-dessus tous les types de liant composites en fonction des caractéristiques exigées, des travaux à exécuter et des conditions economiques distances de transport, cadences, etc ... -. Les exemples ci-après - non limitatifs - indiquent quelques compositions types dont le choix sera fonction des critères ci-dessus : - pâte de laitier catalysé à faible dose par un apport de soude, métasilicate de soude, chaux, ciment artificiel, cendre basique brute ou eteinte ; ce type de liant sera réservé pour les travaux d'injection des sols, le traitement des sous-couches de chaussée, la fabrication de certains éléments préfabriqués - mélange binaire : pâte de cendres volantes acides - ou pouzzolanes avec ciment artificiel C P A ou C P J à base de laitier ; ce liant pourra être utilise pour tous travaux aériens (teneur en cendres de 20 à 30 %) ou réservé pour les travaux souterrains ou routiers (pourcentage de cendres de 30 à 50 %) ; pour des travaux de traitement de sols ne necessitant pas de résistance initiale, le ciment artificiel pourrait être remplacé par une cendre volante basique - mélange binaire : pâte de laitier avec cendres basiques ; l'addition d'un accélarateur de prise et de durcissement (CaCl2) autorise l'emploi de ce liant - très économique sur le plan énergétique - pour des travaux souterrains en milieu agressif, la proportion de pâte de laitier étant de l'ordre de 70 à 60 %. Un faible dosage en pâte de laitier - 5 à 20 % - peut être envisagé dans le cas d'emplois de cendres basiques éteintes pour des travaux autorisant une prise lente et des resistances initiales faibles mais exigeant de fortes résistances à long terme. - mélange ternaire - type "ciment au laitier et à la pouzzolane" pâte de laitier et de cendres acides - ou pouzzolanes - avec addition en bétonnière de ciment portland artificiel. Les proportions respectives des constituants seront essentiellement fonction, soit des condtions d'agressivité auxquelles le beton sera soumis, soit des conditions d'emploi - durée de prise, résistances mecaniques à court et long terme. Ces proportions pourront varier de 20 à 50 % pour le ciment artificiel 25 à 50 % pour la pâte de laitier 15 à 30 % pour la pâte de cendres acides. Ces types de ciment permettent notamment de solutionner tous les problèmes de bétonnage en milieu agressif (eau de mer, eaux acides, eaux sulfatés, égoûts, etc...) - melange ternaire, type "ciment de laitier aux cendres de lignite" pâte de laitier avec addition en bétonnière de ciment artificiel et de cendres basiques éteintes. Deux types de ces liants peuvent etre par exemple : ciment ternaire pour travaux en milieu agressif 15 à 25 % de ciment artificiel (ou H R I) 20 à 30 % de cendres basiques éteintes 40 à 60 % de pâte de laitier ciment ternaire pour tous travaux aériens 30 a 40 % de ciment artificiel 25 à 35 % de cendres basiques éteintes 25 à 40 QJ de pâte de laitier. Remarquables sur le plan des économies d'énergie, ces types de liants allient de très nombreuses qualités - maniabilité (béton pompé, revêtement de canaux, béton armé, béton à gros élements) - résistances initiales comparables à celles d'un C P J - resistances à long terme supérieures à tous les C P A - coloration très claire - très bonne tenue aux cycles de gel, dégel et aux agents agressifs. Toutes ces performances ne peuvent être qu'améliorées par une plus grande finesse de mouture du laitier. Il va de soi que ces exemples n'ont éte décrits qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toutes modifications utiles pourront être apportées sans sortir du cadre de l'invention, tel que défini par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1. A titre de produits industriels nouveaux des constituants non hydrolysables de liants hydrauliques, sous forme de pâtes, résultant du broyage par voie humide, de tous matériaux à pouvoir hydraulique latent ou à pouvoir pouzzolanique, pris seuls ou en melanges. 2. Constituants non hydrolysables de liants hydrauliques, sous forme de pâtes, selon la revendication 1, caractérises par le fait que lesdits matériaux, à pouvoir hydraulique latent ou à pouvoir pouzzolanique, peuvent être choisis, pour être utilisés seuls ou en mélanges, parmi les laitiers de hauts fourneaux, les cendres volantes silico-alumineuses, les pouzzolanes naturelles ou artificielles, les matériaux siliceux, les schistes et analogues. 3. Application des produits pâteux selon la revendication 1 ou 2 à la recomposition de différents types de liants dans le domaine des travaux publics, caractérisée par le fait qu'on malaxe lesdites pâtes additionnées des catalyseurs ou accélérateurs désirés tels que soude, chaux, ciment artificiel ou cendres basiques brutes ou éteintes.