Brevet FR2523571A1 — publié le 19830923

La présente invention a trait au domaine de la technologie des bétons, dont les bétons hydrauliques, réfractaires ou non. Elle concerne plus spécialement une composition pulvérulente apte à être ajoutée aux granulats ou agrégats classiques pour la confection de bétons de bonnes propriétés mécaniques et pouvant être mis en oeuvre avec de faibles quantités d'eau de gâchage. On a déjà décrit et suggéré de très nombreuses formulations mettant en oeuvre les ingrédients les plus variés pour la réalisation de bétons. Par exemple, pour l'obtention de bétons réfractaires, on a préconisé l'addition, des granulats ou agrégats appropriée, de mélanges en poudre comprenant : au moins- un liant hydraulique, une charge ou "filler" à l'état finement divisé comme par exemple une silice ultra-fine et/ou, éventuellement, un matériau réfractaire de type argile, kaolin, alumine ultra-fine ou autre et/ou un produit défloculant servant à fluidifier la fraction ultrafine des constituants du mélange pour obtenir une répartition homogène des particules et pour faciliter la mise en oeuvre (voir par exemple, à titre illustratif, les brevets français publiés sous les numéros l 326 874, 2 062 039, 2 229 662, 2 359 090, 2 390 400, 2 470 104). Il a maintenant été trouvé que l'on pouvait obtenir un ensemble de résultats optimum pour un béton, en particulier la conjonction d'excellentes propriétés mécaniques et la relative insensibilité du produit final eu égard au dosage en eau de gâchage, graoe à un choix judicieux d'ingrédients ainsi qu'à la sélection, pour chacun de ces ingrédients, de quantités pondérales critiques à mettre en oeuvre. Selon l'invention, la composition pulvérulente servant d'ajout aux agrégats classiques pour béton est caractérisée par une combinaison spécifique : d'un liant ou mélange de liants hydrauliques, d'une charge (ou "fille") constituée par un solide ultra-fin de granulométrie comprise entre 10 et la000 Angstroms et d'un agent défloculant. Conformément à la caractéristique essentielle, cette composition renferme des proportions de constituants comprises entre des fourchettes strictement définies, à savoir, pour ioo parties en poids de béton sec : 10 à 16 parties de liant hydraulique, 4 à 15 parties de solide finement dvisé, de nature crganique ou anorganique et 0,005 à 0,30 partie de produit défloculant ; le complément à 100 parties étant constitué par le granulat ou agrégat conventionnel. Comme indiqué ci-dessus, la quantité de liant mise en oeuvre est faible et nettement moins importante que dans la plupart des bétons connus, ce qui entra me une appréciable diminution de coût par rapport aux mortiers habituels. Comme liant on peut mettre en oeuvre tout ciment ou mélange de ciments hydrauliques types Portland, laitiers, pouzzolanes, etc. Pour l'obtention de bétons réfractaires, on utilise préférentiellement des ciments alumineux tels que par exemple ceux connus sous les marques déposées : FONDU, SECAR (séries 50, 70, 80), ALCOA CA (séries 14, 25...), ISTRABRAND, etc, ces ciments étant spécialement riches en mono et/ou dialuminate de calcium conférant une bonne réfractairité. Le solide finement divisé, qui joue essentieflement le rôle de plastifiant dans la composition, peut être constitué par divers produits de grande finesse et surface spécifique d'au moins 15 2/g coae par exemple des argiles, des kaolins, des graphites micronisés, mais avantageusement : de l'alumine micronisée, de la chamotte ironisée ou encore de la silice vitreuse ou amorphe, de l'alumine colloIdale, etc. Pour obtenir les résultats visés par l'invention, on met en oeuvre les parties ultra-fines de ces "filles" dont le diametre moyen des grains est inférieur à î00oangstroms. L'agent défloculant, qui fait partie de la formulation selon l'invention, en quantités très faibles, est choisi dans le groupe des produits connus pour leur action dispersante dans les adjuvants de béton, comme par exemple un silicate ou un carbonate alcalin, un phosphate ou polyphosphate alcalin, un polyacrylate alcalin.. etc. Comme dit ci-dessus la composition pulvérulente de l'invention est ajoutee, pour la confection des bétons, aux granulats ou agrégats habituellement mis en oeuvre. On peut citer à cet effet, à titre non limitatif des produits tels que : alumine tabulaire, corindon, bauxite calcinée, sillimanite, mullite, cyanite, andalousite, disthène, diverses chamottes (25 à 50 Z d'alumine), silice cristallisée, zircone, zircon, chromite, périclase, dolomie frittée, graphite, carbures-nitrures et oxyntrures de silicium... etc.Ces agrégats peuvent avoir une courbe granulométrique adaptée à une compacité maximale (comme par exemple la répartition bien connue de Fuller Bolomey) ou toute autre répartition de diamètres de grains, continue ou discontinue, selon les valeurs de résistance mécanique que l'on recherche. Bien entendu, on peut ajouter aux compositions précitées ou au moment du gâchage les divers adjuvants connus tels que accélérateurs ou retardeurs de prise, entratneurs d'airs agents hydrofuges, produits anti-gels... etc. La quantité d'eau de gâchage est généralement comprise entre 2 Z et 10 Z du poids total de composition, suivant la nature des agrégats ou granulats. Plusieurs compositions non limitatives conformes à l'invention et ayant trait à la confection de bétons réfractaires sont illustrées dans les exemples qui suivent où les quantités indiquees correspondent à des parties ou pourcentages en poids. Exemples 1 à 4 On a préparé des bétons réfractaires en mélangeant intimement des agrégats et des compositions pulvérulentes selon l'invention puis, après gâchage à liteau, en effectuant la mise en place par coulage-vibration. On a ensuite mesuré diverses caractéristiques des bétons obtenus, après étuvage et cuisson. L'ensemble des résultats obtenus est resumé dans le tableau 1 général ci-après. Exemples 5 et 6 On a opéré de la même façon que pour les exemples précités, mais en utilisant un granulat d'un autre type, à base de bauxite. Les compositions et les résultats obtenus sont résumés dans le tableau 2 ci-après. Tableau 1 COMPOSITIONS (% poids) N 1 N 2 N 3 N 4 Chamotte 42-45 Z A12 03 granulométrie 5-10 mm 20 20 20 20 2-5 mm 18 18 18 18 1-2 mm 10 10 10 10 0,5-1 mm 7 7 17 7 0,2-0,5 n 6 6 O O 0-0,2 mm 4 4 O 0 0-0,1 mm 16 16 16 16 cyanite (grains 0,1- 0,5 mn) O 0 10 10 Silice micronisée (particules 1000 ) 7 7 7 7 Ciment FONDU 12 0 O O SECAR 71 0 12 12 12 Tripolyphosphate de sodium 0,1 0,1 0,1 0,1 Eau de gâchage 7,2 6,7 5,8 8 PROPRIETES - Après étuvage à 1100C Densité 2,26 2,30 2,38 2,30 Résistance à la compression en daN/cm (décaNewton/cm2) 800 850 850 800 - Après cuisson à 12500C Densité 2,22 2,26 2,29 2,25 Résistance à la compression (en daN/cm2) 850 900 950 850 Tableau 2 COMPOSITIONS (% poids) N 5 N 6 Bauxite calcinée granulométrie 2-5 mm 28 28 1-2 mm 15 15 0,5-1 mm 9 9 0,2-0,5 mm O 0 0-0,2 mm 3 3 0-0,1 mm 16 16 Cyanite (grains 0,1-0,5 mm) 10 10 Silice micronisée (particules 1000 ) 6 6 Ciment SECAR 71 12 12 Tripolyphosphate de sodium 0,12 0,12 Eau de gâchage 5,5 7 PROPRIETES - Après étuvage à 110 C Densité 2,85 2,80 Résistance à la compression (en daN/cm2 ) 1000 900 - Après cuisson à 12500C Densité 2,78 2,75 Résistance à la compression (en daN/cm2 ) 1200 1000 Les compositions selon l'invention peuvent être mises en oeuvre par les techniques habituelles de coulage, coulage-vibration, tringlage, projection et autres. REVENDICATIONS 1.~Composition pulvérulente destinée à être mélangée à des granulats ou agrégats et de l'eau pour l'obtention d'un béton apte à être moulé par coulage, coulage-vibration, tringlage ou projection, caractérisée en ce qu'elle est constituée par la combinaison spécifique de : a) 10 à 16 parties en poids d'un liant ou mélange de liants hydrauliques ; b) 4 à 15 parties en poids d'un solide ultra-fin organique ou anorganique, de-granulométrie comprise entre 10 et 1000 Angstroms ; et c) 0,005 à 0,30 partie en poids d'un agent ou mélange d'agents défloculants ; le complément à 100 parties en poids de béton final sec etant constitué par des granulats ou agrégats de même nature ou de nature différente. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le liant est un ciment naturel ou artificiel, un ciment alumineux riche en mono et/ou dialuminate de calcium, ou des mélanges de ces ciments. 3. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le solide divisé (ou "filler") est choisi dans le groupe des argiles, kaolins, graphites micronieés, chamotte micronisee, silice vitreuse ou amorphe, alumine colloBidale. 4. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'agent défloculant ou dispersant est un sel alcalin des types : carbonate, silicate, phosphate, polyphosphate ou polyacrylate. 5. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 > caractérisée en ce que le granulat ou agrégat est du groupe alvine tabulaire, corindon, bauxite calcinée, sillimanite, mullite, cyanite, andalousite, disthène, diverses chamottes (25 à 50 Z d'alumine), silice cristallisée, zircone, zircon, chromiste, periclase, dolomie fritté, graphite, carbures-nitrures et oxyt rures de silicium, ou des mélanges de ces produits ; les fourchettes granu lométriques de ces produits pouvant être continues ou discontinues ; et en ce que l'eau de gâchage pour la mise en oeuvre est de 2 à 10 parties (en poids) pour 100 parties de béton sec final. 6. Composition selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce quelle comprend, pour 100 parties en poids : 12 parties de ciment, 7 parties de silice micronisée, 0,1 partie de polyphosphate alcalin et, en tant qu'agrégat ou /ou bauxite calcinée granulat : 71 parties de chamotte (42-45 % d'Al2O3)/et 10 parties de cyanite, de granulométrie s'étalant entre 0 et 10 mm ; l'eau de gâchage ajoutée ensuite pouvant varier entre 5,5 et 8 parties en poids.