Brevet FR2525585A1 — publié le 19831028

Coulis de ciment avec adjuvant pour injection, notamment dans la gaine d'un câble de précontrainte L'invention concerne un coulis de ciment avec adjuvant pour injection, notamment dans la gaine d'un câble de précontrainte. On sait qu'il est souvent nécessaire d'injecter un coulis de ciment dans des cavités, par exemple dans les gaines de câbles de précon -trainte d'une construction. Un tel coulis est classiquement constitué de ciment Portland ordinaire et d'eau auxquels il est connu d'ajouter un adjuvant plus ou moins complexe. Il doit en effet satisfaire à de nombreuses conditions en ce qui concerne sa viscosité, sa stabilité, sa durEe de prise et, lorsqu'il est devenu solide, ses caractéristiques physiques, chimiques et mécaniques. La viscosité doit par exemple être suffisamment grande pour que le cheminement du coulis dans les cavités dans lesquelles il est injecté puisse s'effectuer facilement, même si ces cavités sont profondes et étroites.Le plus souvent une injection est effectuée dose par dose de coulis et la durée de prise doit être telle que chaque dose puisse pousser les précédentes dans la cavité et se lier â elles, c'est-à-dire que les premières doses injectées ne soient pas déJà prises au moment de l'injection des dernières. De plus, bien souvent le coulis n'est pas préparé sur place, mais à distance du lieu d'injec- tion et il est n6oessairé que pendant son voyage le coulis reste liquide. La fluidité et le retard à la prise convenables d'un tel coulis ne sont généralement obtenus qu'au détriment de ses autres qualites. Ainsi, si l'on augmente la quantité d'eau qu'il continent, on augmente son retrait, sa porosite, sa sensibilité au gel, on favorise sa ssédimentation, etc... Si on l'additionne d'argile, on diminue ses qualites mécaniques, notamment sa resistance et son adhérence. On connait par la demande de brevet français nO 81 18114 un adjuvant pour coulis de ciment et mortier. Cet adjuvant comporte, par rapport au poids de ciment - un colloïde dans une proportion comprise entre 0,01 et 1% - et un fluidifiant dans une proportion comprise entre 0,1 et 2%. Il permet à la fois un retard de prise du coulis, une bonne flui dité, une bonne homogénéilé, une très faible exsudation d'eau, et de bonnes caráctéristiques mécaniques après durcissement du coulis. Ces caractéristiques sont notamment utiles dans le cas ou le coulis doit être injecté dans les gaines entourant les câbles de précontrainte d'un ouvrage en construction. On a constaté cependant, après une telle injection d'un coulis ainsi amélioré, que l'exsudation d'eau restait supérieure à 2S ce qui aboutissait à laisser un petit espace rempli d'eau dans la gaine et créait ainsi un risque de corrosion du câble de précontrainte. Un tel risque est d'autant plus grave que la tension permanente de l'acIer facilite sa corrosion. De plus une certaine ségrégation tendait souvent à se produire au sein du coulis, ce qui nuisait à la qualit mécanique finale de l'ouvrage, et favorisait également l'absorption capillaire d'eau par le coulis durci. Enfin, on était amené, pour obtenir la fluidité nécessaire à l'injection du coulis dans une gaine de grande longueur, à incorporer au malaxage une quantité d'eau telle que les caractéristiques finales du coulis durci laissaient à désirer. La présente invention a pour but la réalisation d'un coulis de ciment avec adjuvant pour injection, notamment dans la gaine d'un amble de précontrainte. Elle a pour objet un coulis de ciment avec adjuvant pour injection, notamment dans la gaine d'un câble de précontrainte, ce coulis étant constitué de ciment, d'eau dans une proportion comprise entre 25 et 37% du poids de ciment, et d'un adjuvant, cet adjuvant comportant par rapport au poids de ciment - un colloïde dans une proportion comprise entre 0,01 à 1% - et un fluidifiant dans une proportion comprise entre 0,2 et 2j, ce coulis étant caractérisé par le fait que le ciment est d'un type à haute teneur en silice comportant une proportion de silice supérieure à 22% en poids et une proportion d'aluminate tricalcique inférieure à 4S en poids. On adopte de plus, de préférence selon les circonstances, les dispositions suivantes - l'adjuvant comporte une proportion de filler calcaire comprise entre 0,1 et 1S en pdids du ciment, - le colloïde est constitué par un copolymère cellulosique, - l'adjuvant comporte un retardateur de prise, - le fluidifiant est constitué par un condensat de mélamine et de formaldehyde. Il est à remarquer que les ciments à haute teneur en silice et faible teneur en aluminate, sont bien connus pour conduire à une grande résistance mécanique d'un coulis ou d'un mortier de ciments, et surtout pour prendre et durcir convenablement même dans l'eau de mer. Les présents inventeurs ont trouvé qu'en association avec l'adjuvant précédemment décrit, ils permettent, indépendamment de leurs avantages connus rappelés ci-dessus, d'obtenir les résultats inattendus suivants, qui sont particulièrement utiles pour l'injection du coulis dans une gaine de câble deprécontrainte a/ la fluidité nécessaire du coulis peut être obtenue avec une quantité d'eau particulièrement faible, allant par exemple de 25 à 33 litres d'eau par 100 kg de ciment, alors qu'il faut généralement utiliser 36 litres d'eau.Cette faible quantité d'eau conduit à une exsudation très faible et à une excellente résistance mécanique du coulis durci, b/ le coulis conserve son homogénéité jusqu'au moment de sa prise c/ le coulis reste injectable plus longtemps que les coulis connus, aussi bien dans le cas ou on utilise un retardateur de prise que dans le cas inverse d/ le coulis durci est remarquablement étanche et peu affecté par les remontées d'eau capillaires. Les résistances mécaniques finalement obtenues sont supérieures non seulement à celles obtenues avec les ciments habituels, mais aussi à celles que l'homme de métier pouvait attendre de l'utilisation du ciment à haute teneur en silice. Le rôle du colloïde tient au fait qu'après le malaxage, le coulis, abandonné à lui-même, tend 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 cellulo- siques, ce qui inhibe pratiquement tout début de ségrégation ou d'exsudation. On a intérêt à ajouter aussi peu decolloide que possible, puisque, en soi, c'est un constituant dépourvu de résistance mécanique, mais en une quantité suffisante e pour bloquer toute exsudation. On choisira dono, de préférence, les colloïdes les plus visqueux, les plus aptes à des teneurs faibles à épaissir le coulis. 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 colloïdes préférés 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 les radicaux R1 à R6 identiques ou différents, sont alcoyle en C1 à C6 et, notamment, en C1 à C4 ou l'hydrogène, l'un au moins des radicaux R1 à R6 étant autre que l'hydrogène. On préfère tout particulièrement la méthylcellulose, ltéthylcellulose, les méthylhydroxyceluloses et les hydroxyéthylcelluloses. On peut aussi recourir à la carboxyméthylcellulose, à la carboxyéthylcellulose, à la carboxyméthylméthycellu- lose 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. Le fluidifiant peut être aussi un sel de métal alcalin ou alcalinoterreux de polynaphtalène polycondensé au formaldéhyde ou de mélamine formol'polycondensée au formaldéhyde sulfoné. Si la mise en oeuvre ne peut hêtre rapide on incorpore un agent retardateur classique, tel qu'un polysaccharide et une charge telle qu'un filler calcaire. On va décrire ci-après, à titre non limitatif, un mode de mise en oeuvre de l'invention. Il doit être compris, que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, etre remplacés d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Dans un malaxeur tournant à vitesse rapide, soit 1500 t/mn environ, on incorpore successivement - 31 litres d'eau - 1?5 kg dlun adjuvant vendu par la Sté Française Technique-Béton sous la dénomination "VIKING INJEX" "RETARD" et contenant - 700 g de condensat de mélamine-et de formaldehyde,, 60 60 g dé méthylcellulose oonstituant le colloïde --70 g de saccharose constituant ledit retardateur de prise - SjO g de filler. On mélange ensemble ces différents constituants à l'eau pendant 1 mn. On ajoute 100 kg de ciment à haute teneur en silice, vendu par la Sté Française Lafarge sous la dénomination CPA 55 HTS LAFARGE ou un aiment de caractéristiques identiques, et on malaxe 3 mn à 1500 t mn. On obtint les résultats suivants - Ressuage inférieur à 2% - Temps d'écoulement au cône de Marsh, ajutage 10 mn - Temps d'écoulement immédiat 16 secondes ---Temps d'écoulement à 8 heures 26 secondes - Absorption capillaire0,7 g/cm2 - - Retrait : 3 mm par mètre - Résistance à la flexion : 90 bars - Résistance à la compression : 800 bars Durée d'injectabilité : 30 heures à 200C.' Le ciment CPA 55 HTS LAFARGE a une teneur en aluminate tricalcique inférieure à 4%. Le clinker dont il est issu est constitué de silicates bi et tricalcique. Il contient des quantités négligeables d'alcalis et une faible quantité de chaux destinée à régulariser la prise. REVENDICATIONS 1/ Coulis de ciment avec adjuvant pour injection, notamment dans la gaine d'un câble de précontrainte ce coulis étant constitué de cIment, d'eau dans une proportion comprise entre 25 et 37S du poids de ciment, d'un adjuvant, cet adjuvant comportant, par rapport au poids de ciment - un colloide dans une proportion comprise entre 0,01 et 1J - et un fluidifiant dans une proportion comprise entre 0,2 et 2X, - ce coulis étant caractérisé par le fait que le ciment est d'un type à haute teneur en silice comportant une proportion de silice supérieure à 22% en poids et une proportion d'aluminate tricalcique inférieure à 4S en poids. 2/ Coulis selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'adJu- vant comporte une proportion de filler calcaire comprise entre 0,1 et 1S en poids du ciment. 3/ Coulis selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le colloIde est constitué par un copolymère cellulosique. 4/ Coulis selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'adJu- vant comporte un retardateur de prise. 5/ Coulis selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le fluidifiant est constitué par un condensat de méîamine et de formaldéhyde.