Brevet FR2500436A1 — publié le 19820827

- 1- On connait déjà l'utilisation de coulis dilués pour réaliser des parois enterrées dans le sol, le coulis servant à la fois à maintenir le terrain lors de la perforation de la tranchée dont la forme correspond à celle de la paroi et, par son durcis- sement, à la réalisation de la paroi elle-même. Les coulis dilués utilisés dans cette technique sont constitués par un mélange d'eau et de ciment en présence d'un collo!de thixotrope tel que la bentonite qui confère la stabilité au mélange. La prise du coulis étant assurée par une teneur suffi- sante en ciment. La quantité de collolde thixotrope dépend de la nature de ce dernier. C'est ainsi que lorsque l'on utilise de la bentonite, le coulis contient généralement de 15 à 100 et de préférence de 20 à 60 kilos de bentonite par m3 d'eau selon la nature de la bento- nite. Lorsque l'on utilise des argiles comme colloldes thixo- tropes ces dernières sont présentes à raison d'environ 100 à 600 kilos par m3 d'eau. Dans le cas de colloldes organiques il suffit généra- lement de 1 à 10 kilos de collolde par m3 d'eau. Les coulis de ciment dilués qui sont actuellement utilisés pour réaliser les parois étanches selon la technique ci-dessus ont un rapport ciment/eau qui est relativement faible mais qui est supérieur à 0,08 c'est à dire qu'ils contiennent plus de 80 kilos de ciment par m3 d'eau. A titre indicatif, les coulis dits concentrés qui sont réalisés en mélangeant du ciment à de l'eau sans adjonction de colloide, doivent avoir un rapport ciment/eau supérieur à 1,5 pour présenter une stabilité vis à vis de la décantation, c'est à dire qu'il doivent contenir au moins 1 500 kilos de ciment par m3 d'eau. L'invention objet du présent brevet permet de réduire dans des proportions importantes la quantité de ciment qu'il est nécessaire d'introduire dans les coulis dilués pour permettre la prise du coulis et réaliser ainsi des parois étanches dans le sol ou d'autres ouvrages analogues. L'invention permet de réduire de la moitié ou deux tiers environ la quantité d'un ciment donné nécessaire pour la fabrication de tels coulis dilués. L'invention permet également d'utiliser pour de tels -2- travaux des natures de ciments qui ne pouvaient être envisagés jusqu'alors parce qu'ils ne faisaient pas prise sauf si on les utilisaient à des dosages très élevés qui en rendaient l'appli- cation impossible. La présente invention a pour objet un coulis dilué conte- nant un agent colloïdal thixotrope, tel par exemple que de la bentonite et un ciment, caractérisé par le fait que la quantité de ciment par rapport au volume d'eau utilisé se trouve notablement réduite tout en permettant la prise du coulis, grâce à l'adjonction d'une quantité de silice telle que dans le coulis utilisé le rapport en poids de la chaux par rapport à la silice contenue dans le coulis est inférieur à 1 et est de préférence compris entre 0,3 et 0,5 environ. Conformément à l'invention la silice qui est ajoutée au coulis se trouve de préférence sous une forme dispersée c'est à dire présentant une grande surface par unité de poids (surface spécifique supérieure à 2.500 cm2 par gramme). Il est également avantageux conformément à l'invention d'utiliser une silice qui a été activée par exemple par une base telle que de la soude ou la potasse, ou encore par un sel alcalin tel qu'un carbonate ou un bicarbonate de soude ou de potasse. Conformément à l'invention il est également possible d'ajouter la silice sous la forme d'un composé qui en contient tel que par exemple du Kieselguhr ou de la cendre volante. Les coulis dilués fabriqués conformément à l'invention permettent de réaliser des parois étanches enterrées avec une concentration en ciment de laitier qui est seulement d'environ kilos par m3 d'eau alors que selon les techniques conventionelles il est nécessaire d'utiliser au moins 80 kilos de ce même ciment par m3 d'eau. De même, la présente invention permet de réaliser des coulis dilués de ciment Portland qui contiennent seulement 50 à 60 kilos de ce ciment par m3 d'eau alors que selon les techniques actuellement connues il est nécessaire d'utiliser de 150 à 180 kilos de ce ciment par m3 d'eau. Il va de soi cependant, que l'invention n'est nullement limitée à des coulis dilués contenant des teneurs minimales en ciment et que la quantité de ciment qui est introduite dans le coulis est déterminée essentiellement en fonction de la résistance -3- mécanique que l'on désire conférer à la partie d'ouvrage qui est réalisée. Il n'en demeure pas moins que pour obtenir par exemple une paroi étanche, ou un coulis porteur de caractéristiques données, l'adjonction de silice selon l'invention permet d'utiliser une quantité de ciment qui est d'au moins environ la moitié de celle qu'il est nécessaire d'utiliser selon la technique actuellement mise en oeuvre. Il était également connu antérieurement à la présente invention d'ajouter dans du béton des composés contenant de la silice, tels que des cendres volantes, cette adjonction étant faite dans le but d'éliminer l'effet néfaste de la chaux qui en présence d'humidité (eau séléniteuse, eau de mer ou toute eau agressive) provoque avec le temps une désagrégation du béton par la formation de sels expansifs. Cette technique d'adjonction de silice était antérieure- ment connue dans le cas de béton ou de coulis concentrés c'est à dire dans des mélanges ayant des coefficients ciment/eau générale- ment voisins de 2 c'est à dire comportant 2 000 kilos de ciment par m3 d'eau. Dans de tels bétons ou coulis concentrés la présence de la chaux entraîne des difficultés qui ne se retrouvent en aucune manière en ce qui concerne la stabilité des ouvrages souterrains réalisées à partir de coulis dilués, car la quantité très impor- tante d'eau qui est contenue dans de tels coulis permet facilement l'expansion des sels gonflants résultant de la présence de la faible quantité de chaux qui peut se trouver dans le ciment, et ceci sans aucun inconvénient pour les qualités mécaniques de la paroi. Il est intéressant de remarquer que la silice utilisée selon l'invention peut être activée par des produits tels que la soude et le carbonate 'de soude dont l'emploi dans les bétons est formellement déconseillé par l'enseignement actuel de l'état de la technique (formation de sels expansifs qui altèrent la qualité du béton). Contrairement à l'état antérieur de la technique, la présente invention fait appel à un apport de silice non point pour assurer la pérennité des ouvrages obtenus après la prise du coulis car ces ouvrages sont parfaitement stables, mais pour permettre de réaliser le coulis avec des quantités moindres des mêmes ciments ou -4- avec des ciments qui n'étaient pas utilisables, c'est à dire à des prix de revient notablement plus bas ou à prix de revient égal avec des caractéristiques supérieures. Ceci constitue un avantage substantiel dans le cas de techniques qui mettent en oeuvre des volumes importants de coulis. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif plusieurs mode de mise en oeuvre qui vont être donnés dans les exemples ci-après. Exemple 1 Pour réaliser une paroi d'étanchéité dans le sol, on utilise un coulis selon l'invention constitué par le mélange de kilos de ciment CLK (ciment contenant au moins 80 % de ciment de laitier), 35 kilos de bentonite provenant de la Société Française des Bentonites et Dérivés et vendus sous la référence CV15 ainsi que de 50 kilos de cendre volante provenant d'une centrale ther- mique, par m3 d'eau. Les cendres volantes sont additionées d'un activant constitué par 2,25 kilos de soude caustique (NAOH). Dans une variante on peut utiliser comme activant 3 kilos de carbonate de soude. Dans une autre variante on peut remplacer la soude ou le carbonate de soude par un broyage de la cendre volante en très fines particules (surface spécifique supérieure à 2500 cm2 par gramme). La résistance à 28 jours du coulis est comprise entre 2 et 3 bars. Le rapport en poids chaux/silice au moment de l'emploi est d'environ 0,4. Exemple 2 On réalise un coulis selon l'invention en mélangeant à 1 m3 d'eau, 50 kilos de ciment CLK (ciment contenant au moins 80 % de ciment de laitier), 35 kilos de bentonite provenant de la Société Carbonisation et Charbons Actifs sous la référence FTP2 ainsi que 50 kilos de kieselguhr. La résistance à 28 jours du coulis est comprise entre 2 et 3 bars. Le rapport en poids chaux/silice du coulis au nom de l'emploi est de 0,37. Exemple 3 On réalise un coulis selon l'invention en ajoutant à 1 m3 d'eau, 100 kilos de ciment Portland, 35 kilos de bentonite d'une provenance telle que celle indiquée ci-dessus, et 150 kilos de cendres volantes finement broyées comme indiqué ci-dessus. Dans une variante, au lieu d'utiliser des cendres finement broyées on peut ajouter 5 kilos de soude caustique comme activant. Après 28 jours la résistance du coulis est comprise entre 2 et 3 bars. Au moment de l'emploi le rapport en poids chaux/silice est sensiblement égal à 1. Exemple 4 On réalise un coulis selon l'invention en ajoutant à 1 m3 d'eau, 150 kilos de ciment Portland, 35 kilos de bentonite ayant l'une des provenances indiquées ci-desus et 50 kilos de kieselguhr. La résistance du coulis à 28 jours est comprise entre 2 et 3 Bars. Le rapport en poids chaux/silice au moment de l'emploi est d'environ 1. Les remarques suivantes peuvent être faites au sujet des quatre exemples qui viennent d'être décrits. Tout d'abord si l'on n'introduit pas de silice dans les mélanges indiqués, le coulis ne donne lieu à la formation d'aucune prise. En d'autres termes des coulis constitués par 1 m3 d'eau kilos de bentonite et, soit 50 kilos de ciment CLK (au moins 80 % de ciment de laitier) soit 100 kilos de ciment Portland ne font pas prise. A titre de comparaison pour obtenir un coulis qui possède après 28 jours une résistance de 2 à 3 bars il est nécessaire d'utiliser 100 kilos de ciment CLK et 35 kilos de bentonite par m3 d'eau alors que conformément à l'invention 50 kilos de kieselguhr permettent de réduire de moitié la quantité de ciment (exemple 2). Pour obtenir un coulis de ciment qui après 28 jours a une résistance seulement voisine de 2 il est nécessaire d'utiliser 300 kilos de ciment Portland et 35 kilos de bentonite par m3 d'eau alors que selon les exemples 3 et 4 il est possible de ramener la quantité de ciment à 100 ou à 150 kilos en ajoutant respectivement kilos de cendres volantes ou 50 kilos de kieselguhr. Exemple 5 On réalise un coulis utilisable pour réaliser une paroi préfabriquée ou des égouts sans coulis en ajoutant à lm3 d'eau -6- kilos de ciment CLK 45 (contenant au moins 80 % de ciment laitier) 35 kilos de bentonite et 100 kilos de kieselguhr. La résistance à 28 jours du coulis est de 10 bars envi- ron. Le rapport en poids chaux/silice au moment de l'emploi est de 0,4. Exemple 6 On réalise un coulis utilisable pour les mêmes applica- tions qu'indiqué à l'exemple 5 en ajoutant à lm3 d'eau 200 kilos de ciment Portland, 35 kilos de bentonite et 300 kilos de cendre volante activée par 100 kilos de soude caustique. La résistance à 20 jours du coulis est d'environ 20 bars. Le rapport en poids chaux/silice au moment de l'emploi est de 0,6. Il est bien entendu que les exemples qui viennent d'être donnés ci-dessus n'ont aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier il est clair que l'on peut augmenter la quantité de ciment lorsque l'on désire augmenter les caractéris- tiques du coulis qui a fait sa prise, étant entendu que l'adjonc- tion de silice conforme à l'invention permet de réaliser une éco- nomie importante de ciment. REVENDICATIONS 1. Coulis dilué contenant un agent colloïdal thixotrope et un ciment, destiné notamment a la réalisation de parois étanches ou d'autres ouvrages souterrains, caractérisé par le fait que la quantité de ciment par rapport au volume d'eau uti- lisé se trouve notablement réduite tout en permettant la prise du coulis grâce à l'adjonction d'une quantité de silice telle que lors de l'utilisation le rapport en poids de la chaux par rapport à la silice contenue dans le coulis est inférieur à 1 et de préférence compris entre environ 0,3 et environ 0,5. 2. Coulis selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la silice qui est ajoutée se trouve sous une forme dispersée, par exemple sous forme de poudre très finement broyée. 3. Coulis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la silice est apportée sous la forme d'un composé qui en contient comme par exemple Kieselguhr ou de la cendre volante. 4. Coulis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la silice est activé par exemple par une base telle que la soude ou la potasse ou par un sel alcalin tel qu'un carbonate ou bicarbonate de soude ou de potasse. 5. Coulis selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il contient environ 30 kilos de ciment de laitier par mètre cube d'eau. 6. Coulis selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il contient 50 a 60 kilos de ciment Portland par mètre cube d'eau.