Brevet FR2513623A1 — publié le 19830401

Adjuvant pour coulis de ciments et mortiers. La présente invention concerne des adjuvants pour coulis de ciments et mortiers, notamment pour des coulis d'injection, applicables en particulier pour effectuer des injections et remplissages dans les gaines de câbles de précontraintes d'une construction et dans les fissures et macroporosités du béton, pour réaliser divers scellements, des calages de machines, des liaisons entre un poteau et une semelle, des -surfaces d'appui, des boulons d'ancrage, des plate-formes pour machines-outils, des injections dans les puits pétroliers et en milieu marin et, d'une manière générale, pour renforcer mécaniquement des structures par injection d'un coulis de ciment ou de mortier. Les coulis classiques ont des résistances à la compression et a la flexion de 500 bar et de 100 bar respectivement. On a amélioré la résistance mécanique des coulis de ciment en leur incorporant des résines époxydes connues pour leur pouvoir adhésif et leur résistance mécanique. Ces résines sont conteuses. Elles sont d'une manipulation difficile, car elles sont constituées de deux constituants, une base et un durcisseur, à mélanger au dernier moment sur le chantier en des quantites dosées. L'invention vise un adjuvant pour coulis de ciment et de mortier, qui n'incorpore que des constituants disponibles a bas prix et d'une mani pulation aisée, qui donne au coulis une durée de prise et une durée d'utilisation en pot satisfaisantes et une résistance mécanique qui dépasse celle des coulis classiques et atteint ou dépasse celle des coulis incorporant une résine époxyde. L'adjuvant suivant l'invention comprend un colloide et, notamment, un produit cellulosique, un amidon ou un dérivé de l'acide alginique. Les produits naturels ont une résistance mécanique très faible. Il était rationnel de penser que leur incorporation à un coulis ne pouvait qu'en diminuer la résistance mécanique. Or, c'est l'inverse qui se produit. On a en effet compris que le défaut de résistance mécanique des coulis classiques n'était pas dû à l'insuffisance de résistance mécanique de leurs constituants mais bien plutôt a leur défaut d'homogénéité. On avait cherché a y remédier en malaxant les constituants du coulis sous turbulence élevée. Mais, après le malaxage, le coulis, abandonné a lui-meme, tendait à redevenir hétérogène. Le colloïde s'y oppose par son action épaississante conférant de la thixotropie au coulis.Les constituants du coulis sont pris dans les micelles cellulosiques, ce qui inhibe pratiquement tout début de ségrégation ou d'exsudation. On a intérêt a ajouter aussi peu de colloide que possible, puisque, en soi, c'est un constituant dépourvu de résistance mécanique, mais en une quantité suffisante pour bloquer toute exsudation. On choisira donc, de préférence, les colloïdes les plus visqueux, les plus aptes à des teneurs faibles à épaissir le coulis. D'une manière générale, le colloïde représente de 0,01 à 1 % du poids du ciment et de préférence de 0,03 à 0,1 % environ de ce poids. On incorpore davantage de colloïde quand on utilise un amidon ou un alginate ou autres dérivés de l'acide alginique que lorsque l'on utilise les colloldes préférés suivant l'invention que sont les produits cellulosiques susceptibles de gonfler dans l'eau.Parmi ceux-ci, on peut citer la cellulose, les éthers de cellulose éventuellement hydroxylés, de motif dans lequel R1 à R6 identiques ou différents, sont alcoyle en C1 à C6 et, notamment, en C1 à C4, ou l'hy- drogène, l'un au moins des R1 à R6 étant autre que l'hydrogène. On préfère tout particulièrement la méthylcellulose, l'éthylcellulose, les mOthylhydroxy- celluloses et les hydroxyéthylcelluloses. On peut aussi recourir à la carboxyméthylcellulose, à la carboxyéthylcellulose, à la carboxyméthylméthycellulose ou aux dérivés éthylés et à la benzylcellulose, mais aussi aux esters de cellulose, tels qu'aux dérivés nitrocellulosiques, aux acétates de cellulose, aux butyrate et acétobutyrate de cellulose, aux propionate et acétopropionate de cellulose. Il est recommandé d'additionner l'adjuvant de ciment d'une faible quantité d'un entraîneur d'air qui contribue à limiter l'exsudation. L'entraîneur d'air peut représenter de 0,002 à 0,1 % environ et mieux de 0,05 à 0,5 % du poids du ciment. L'entraîneur d'air peut être notamment un alcoylphénol oxyéthyléné additionné d'un ester phosphorique, une résine de colophane oxydée alcaline additionnée, le cas échéant, d'un méthane disulfonate de dinapthyle, de triétha nolamine, de lignosulfonate, une résine de colophane neutre avec des traces de résine de colophane acide, un sulfate d'alcoylbenzène, un stéarate de sodium, un tripolyphosphate de sodium, un alcoylsulfonate de sodium, un mélange d'alcoylsulfonate de sodium et de triéthanolamine, un mélange d'alcoylbenzènesulfo- nate de sodium et de triéthanolamine, un mélange d'acides gras et de triéthanolamine, etc. En général, on incorpore aussi un fluidifiant représentant de 0,1 à 2 % environ du poids du ciment. Il s'agit souvent d'un sel de métal alcalin ou alcalino-terreux de-polynaphtalène polycondensé au formaldéhyde ou de mélamine formol polycondensée au formaldéhyde sulfoné. Si on le souhaite, on peut incorporer un agent retardateur classique, tel qu'un polysaccharide et une charge. La préparation du coulis consiste à mettre de 0,01 à 1 partie en poids environ de colloïde, le cas échéant, additionné d'un entraîneur d'air, d'un fluidifiant et d'un agent retardateur dans 20 à 50 parties en poids environ d'eau, a malaxer le tout au malaxeur a turbulence entre 500 et 2 500 tours environ à la minute pendant 30 secondes à deux minutes environ, à ajouter 100 parties en poids de ciment puis à malaxer le tout entre 500 et 2 500 tours environ à la minute pendant 1 à 5 minutes environ. Les essais suivants illustrent l'invention. ESSAI nO 1 Dans un malaxeur de laboratoire à hélice à vitesse de rotation très rapide de 800 à 2 000 t/mn, on procède comme il suit 1. Incorporation dans l'ordre - Eau : 700 g. - 155 g d'adjuvant contenant 30 g de sel de polynaphtalène de sodium, polycondensé au formaldéhyde. 5 g Alkyl-benzène sulfonate de sodium. 20 g méthyl-cellulose. .100 g charge calcaire. 2. Malaxage pendant 1 mn a 800 t/mn. 3. Ajout de 2 000 g de ciment de Portland. 4. Puis malaxage a nouveau pendant 4 mn. Les résultats obtenus sont les suivants - Exsudation : 1 % - Temps d'écoulement au cone deMarsh, ajutage de 10 mm. Immédiat : 1 mn - Après 8 h : 1 mn 40. - Résistances mécaniques sur prismes éprouvettes 4 x 4 x 16 cm. - Résistance a la compression . 3 jours 460 bar - flexion : 80 bar 7 7 jours 820 bar - flexion :110 bar .28 jours 950 bar - flexion :122 bar ESSAI nO 2 On procède de la même manière qu'a l'essai nO 1 avec - Eau : 700 g - Un adjuvant contenant 30 g amidon atomisé .0,42g sulfate d'alkyl-benzène tensio actif non ionique - Stéarate de sodium tripolyphosphate de sodium. 10 g de mélamine formol polycondensé au formaldéhyde sulfoné. Puis 2 000 g de ciment. On obtient - Exsudation : 1 % - Ecoulement immédiat : 23 secondes - Après 8 h 32 secondes. Compression à 48 h : 306 bar - flexion : 48 bar 3 j.: 475 " - flexion : 78 " 7 j.: 603 " - flexion : 96 28 j.: 925 " - flexion : 123 " ESSAI n 3 On procède comme à l'essai n 1 avec : - Eau : 680 g - Un adjuvant contenant 30 g sel de polynaphtalène sulfonate de calcium polycondensé au formaldéhyde. 1 g Alkyl phénol oxyéthyléné. . 30 g Alginate de sodium. Ensuite 2 000 g de ciment. On obtient - Ecoulement immédiat : 36 secondes - Après 8 h 45 secondes - Résistance à 48 h : 212 bar - flexion : 46 bar 7 j.: 610 " - flexion : 110 28 j.: 720 " - flexion : 118 - Retrait : - Absorption capillaire : 0,5 g/cm. ESSAI n 4 On procède comme à l'essai n 1, avec - Eau : 546 g - 1 adjuvant comprenant 30 g mélamine formol polycondensé au formaldéhyde. . 0,8 g hydroxypropyl méthyl-cellulose . 1,4 g polysaccharide . 17 g charge calcaire. On ajoute 1 820 g de ciment et 460 g de sable fin silicieux. Résultats obtenus - Exsudation : 2 % - Ecoulement immédiat : 21 secondes - Après 8 h 33 secondes - Résistance à la compression à 9 jours : 1 171 bar - flexion : 105 bar à 28 " : 1 381 " - flexion : 140 - Retrait : - Absorption capillaire : 0,4 g/cm2. (méthode définie par les directives de 1973 de L.C.P.C. (Laboratoire Central des Ponts et Chaussées)). REVENDICATIONS 1. Adjuvant pour coulis de ciment et mortier, caractérisé en ce qu'il comprend un colloïde. 2. Adjuvant suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le colloïde est un produit cellulosique, un amidon ou un dérivé de l'acide alginique. 3. Adjuvant suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le produit cellulosique est un éther de cellulose. 4. Adjuvant suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le colloïde représente de 0,01 à 1 % environ et, de préférence, de 0,03 à 0,1 % du poids du ciment contenu dans le coulis. 5. Adjuvant suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un entraîneur d'air. 6. Adjuvant suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'entralneur d'air représente de 0,002 à 0,1 % environ et, de préférence, de 0,005 à 0,5 % du poids du ciment contenu dans le coulis. 7. Adjuvant suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend un fluidifiant. 8. Adjuvant suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le fluidifiant représente de 0,1 à 2 % environ du poids du ciment contenu dans le coulis. 9. Adjuvant suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un agent retardateur.