Brevet FR2520348A1 — publié le 19830729

COMPOSITION POUR MORTIERS ET BETONS. L'invention concerne une composition de mortiers hydrauliques. Elle concerne également des bétons obtenus à partir de ces mortier ainsi que les coulis utilisés pour les injections de régeneration et de remplissage. Elle concerne enfin un procédé d'obtention de ces mortiers ou bétons. Depuis très longtemps, on utilise des mortiers et des bétons obtenus par addition de gravillons ou de cailloux à ces mortiers, et la solidité des bétons est devenue proverbiale. Toutefois, ces dernières années, on s'est aperçu que ces matériaux de construction étaient attaqués eux aussi par des agents agressifs, notamment par les fumëes acides des villes et des installations industrielles, et on a cherché à augmenter la résistance des mortiers et bétons envers les agressions acides. Le Demandeur a trouvé, et c'est là l'objet de la présente invention, que l'on obtenait des mortiers et bétons présentant une résistance remarquable aux fumées acides tout en possédant des propriétés mécaniques améliorées en partant d'une composition comprenant en plus des composants habituels: sable, eau, ciment ou chaux hydraulique et le cas échéant gravillons ou cailloux, environ 0,5 à environ 4 ,0, de préférence environ 0,5 à environ 2%, exprimésen proportions pondérales par rapport au poids de ciment utilisé, d'un silico-aluminate de sodium présentant une grande surface spécifique. Il est nécessaire que la surface spécifique soit d'au moins 90 m2/g et de préférence supérieure à 120 m2/g. Il est-possible, moyennant des résultats généralement un peu inférieurs, de remplacer le silico-aluminate de sodium par une même quantité de silice hydratée présentant une grande surface spécifique. On peut sans vouloir être lié par cette explication, admettre pour le silico-aluminate de sodium l'action suivante L'hydratation normale ou hydrolyse du ciment se produit selon les réactions 2(3CaO,SiO2) + 6H2O # 3CaO,2SiO2 aqueux + 3Ca(OH)2 2(2CaO,SiO2) + 4H20 '~ 3CaO,2SiO2 aqueux + Ca(OH)2 Après l'hydrolyse de C3S (alite) ou C2S (bélite) il se forme la "tobermorite" 2SiO2,3CaO,3H20,silicate de calcium formant l'élément principal de la résistance du ciment. Cette dernière réaction comporte trois étapes: une étape d'induction; une étape de croissance superficielle du CSH (chaux, silice,eau); . une étape de réaction globale interne. La réaction s'arrête prématurément quand la couche de CSH qui s'est formée sur le grain-de-clinker empêche la pénétration de l'eau. Grace à l'apport du produit selon l'invention, le processus de l'hydrolyse est influencé très fortement. A raison de 2% en poids du ciment, on constate que se forment rapidement dans 100 grammes de ciment plus de à 1015 germes de cristallisation. On obtient ainsi une quantité de germes extrêmement importante. La réduction de la quantité de chaux libre obtenue entraine une réduction de la carbonatation (CaCo Quoi qu'il en soit, le béton obtenu apres l'addition du silicate ou de la silice présente une résistance mécanique améliorée et surtout une très bonne résistance aux agents chimiques. Toutefois, si on dépasse une proportion de 2% et surtout de 4% de silico-aluminate ou de silice additionné, le produit obtenu présente un retrait trop fort pour beaucoup d'applications. Le procédé d'obtention du mortier ou béton selon l'invention, consiste à ajouter de l'eau comme c'est habituel àu mélange de ciment, de sable et éventuellement de gravier ou cailloux et d'autres charges, de malaxer le mélange, puis d'ajouter 0,5 'à 5%, de préférence 0,5 à 2% en poids de silicate de sodium ou de silice hydratée présentant une surface spécifique supérieure à 90 m2/g, de continuer le malaxage, en général durant 1 à 2 minutes, puis à effectuer la coulée. La présence de l'additif accélère la prise en masse. EXEMPLES Dans ces exemples, on a utilisé les additifs suivants: Silico-aluminate de sodium: Poudre blanche amorphe obtenue par précipitation en milieu aqueux, et présentant une très grande finesse. Formule: Na20,A120 , 14Si02,nH20 . pH: 10,2 + 0,2 Surface spécifique BET (m2.gr) 90 à 160 Masse volumétrique: produit tassé 0,35 produit en sac 0,25 Silice hydratée: Poudre blanche chimiquement inerte Formule: 10SiO, H2O . pH: 6,5 i 0,03 Surface spécifique BET (m2.gr) 160 Densité apparente 0,28 Les exemples décrits ont été obtenus avec le silico-aluminate de sodium et sur des éprouvettes de 20 cm de côté. On donne ci-dessous les résultats détaillés d'essais effectués sur des mélanges différents dans le cas de l'emploi de silico-aluminate et dans le cas de l'emploi de silice hydratée. A) ESSAIS n 1: CPA 400: 400 kg - Sable lavé: 1 350 kg - Eau 225 litres Additif = Silico Aluminate de Sodium. TABLEAU I Essai n 1 Compression 28 j Flexion 28 j Mortier témoin 320 à 360 61 à 66 2% d'additif* 530 à 540 76,5 à 82,5 5% d'additif 450 à 470 72 à 78 20% d'additif* 340 à 360 61 à 63 Les meilleurs résultats sont obtenus avec 2% de silico aluminate de sodium. * exprime en pourcentage pondéral/poids du ciment B) ESSAIS n 2: CPA-325/gravier lavé :10/25 :1200kg - Sable lavé: 600 kg - E/C:0,60 Additif : silico aluminate de sodium. TABLEAU II Compression 28 j Flexion 28 j Mortier témoin Moy. 396 41 26 d'additif* 412 44 6t d'additif* 365 39 8 d'additif* | 361 36 *exprime en pourcentage pondéral/poids du ciment Les meilleurs résultats sont obtenus avec 2% d'additif On constate que l'amélioration est bien plus nette pour le béton que pour le mortier. C) ESSAIS n 3: Retrait sur mortier A à 28 jours. Témoin 646 microns par mètre 2% de silico aluminate de sodium 647 microns par mètre 5 de silico aluminate de sodium 7bU microns par metre En augmentant le pourcentage, le retrait augmente après 2%. Le tableau III ci-dessous donne les résultats du test de comportement en présence de fumees acides, dans le cas où est employé en tant que additif de la silice. TABLEAU III. Mortier témoin Mortier avec 2% de silice (en poids du ciment) Avant exposition Après 6500H Avant exposition Après 6500H aux fumées d'exposition aux fumées d'exposition acides aux fumées acides aux fumées (bars) (bars) (bars) (bars) Traction/flexion 77,5 45,5 77,5 79,2 Compression 473 381 500 493 D) ESSAIS n 4: De même le tableau IV donne les résultats des tests d'absorption capillaire sur des eprouvettes de 90 jours d'age. TABLEAU IV Ciment | dose de 8 heures 24 heures | 7 jours silice % (bars) (bars) (bars) CPA 325 0 3,87 5.06 5,69 4% 1,81 2,31 2,87 REVENDICATIOS 1. Composition pour la fabrication de mortiers, de bétons, ou de coulis d'injection, caractérisée en ce qu'elle comprend, en plus des composants habituels, environ 0,5 à environ5' en poids, par rapport au poids du ciment utilise, d'un silico-aluminate et/ou de silice hydratée présentant une grande surface spécifique. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silico-aluminate de sodium et/ou la silice représente environ 0,5 à environ 2;' en poids du poids de ciment utilisé. 3. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le silico-aluminate ou la silice hydratée présente une surface spécifique d'au moins 90 m2/g. 4. Composition spécifique selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le silico-aluminate est le silico-aluminate de sodium. 5 Composition selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle contient de la silice. 6. Procédé d'obtention d'une composition selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, après addition d'eau et pendant le malaxage d'une composition contenant du ciment, du sable et éventuellement d'autres composants habituels comme du gravier ou des cailloux, on ajoute environ 0,5 à environ 4N, de préférence 0,5 à 2% par rapport au ciment d'un silico-aluminate ou d'une silice hydratée présentant une surface d'au moins 90 m2/g.