Brevet FR2530252A1 — publié le 19840120

a Mortier à base de résine synthétique durcissable et son utilisation. Il est connu depuis longtemps d'insérer dans des trous forés et à des fins de fixation, à savoir pour la fixation d'ancrages tels que des tiges d'ancrage et pour la consolidation du terrain dans des exploitations minières, des ampoules ou des conteneurs de ce type dont le matériau de paroi peut être détruit, ces ampoules qui sont le plus souvent désignées par l'expression de cartouches à mortier contenant en dehors de charges et éventuellement d'autres adjuvants, et sous forme séparée, une résine durcissable et un durcisseur qui lui convient Lorsqu'on enfonce le dispositif d'ancrage ou d'armature, éventuellement en le faisant simultanément tourner, la paroi de l'ampoule se détruit, la séparation entre la résine-synthétique durcissable et le durcisseur disparaît et un certain mélange s'effectue, qui conduit finalement au durcissement de la matière synthétique Pour éviter la formation de parties o ne s'effectue pas la réaction, un bon mélange est d'importance absolument capitale On ne peut obtenir ce résultat à la main que très difficilement, et en règle générale on fait tourner le mélange avec une machine Les charges qui sont contenues dans des matières synthétiques durcissables autorisent, lorsque le mélange est bien fait, un durcissement qui résiste à la compression et à la traction et qui est sensiblement exempt de retrait. On peut également mélanger les deux composants qui réagissent en durcissant lorsqu'ils sont livrés sous forme séparée, par exemple dans deux fûts, et les injecter dans le trou foré à l'aide de dispositifs auxiliaires tels que des tubes d'injection, des spatules ou des tuyaux. Le problème essentiel de telles masses de résines synthétiques durcissables destinées à des buts de fixation vient de la viscosité de ces produits C'est ainsi que sur des chantiers, les travaux peuvent s'effectuer dans des plages de températures relativement importantes et comprises par exemple entre + 5 et + 40 'C Il faut d'abord que dans la plage inférieure de températures on soit assuré d'une viscosité réduite qui soit suffisante pour que les produits n'aient pas une résistance à l'écoulement trop élevée et qu'ils puissent être utilisés par exemple avec des pistolets injecteurs à main Une viscosité réduite est également importante pour que l'outil mélangeur permette d'obtenir un mélange parfait Par ailleurs, il faut que le produit présente aussi dans la plage supérieure de températures des propriétés telles qu'il n'y ait pas de coulage quand on relâche pistolet injecteur à main, et que lorsque le montage s'effectue par exemple au-dessus de la tête en direction horizontale ou verticale, le produit ne ressort pas du trou. Jusqu'ici, on ne connatt pas de produit dosable à deux composants, pouvant être exprimé par exemple à la main qui, lors d'un montage par enfoncement effectué à la main d'un ancrage tel qu'une tige d'ancrage et après mélange dans un mélangeur statique permette d'obtenir une fixation comparable au niveau de solidité de la tige d'ancrage C'est pourquoi il serait intéressant de réaliser des produits à deux composants pouvant être injectés à la main dans un trou foré, par exemple au moyen des pistolets à main habituels en partant de deux cartouches et par l'intermédiaire d'un mélangeur statique, du fait de leur facilité de manipulation à la main et de leur indépendance vis-à-vis d'éléments mécaniques. L'objet de la présente invention est de proposer un mortier ne présentant pas les inconvénients connus jusqu'ici et ayant les propriétés désirées L'invention concerne donc un mortier à deux composants à base de polyesters non saturés, de diluants réactifs, de charges, d'agents thixotropiques et éventuellement d'autres adjuvants habituels ainsi qu'un catalyseur radicalaire de durcissement, le polyester non saturé étant contenu dans un composant et le durcisseur dans le second composant, le produit comprenant selon l'invention et en tout de 15 à 35 % en poids de polyester non saturé, de 9 à 25 % en poids de diluant réactif, de 44 à 66 % en poids de charge, de 0,5 à 4 % en poids d'agent thixotropique et de 1 à 6 % en poids de catalyseur radicalaire de durcissement, ces pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale. Les produits de ce type se caractérisent d'une part par le niveau de résistance désiré et d'autre part par le comportement exigé de la viscosité. Les substances d'accompagnement tels que le diluant réactif, la charge, l'agent thixotropique et autres adjuvants habituels tels que des stabilisateurs, des extendeurs, etc, peuvent être répartis dans le composant contenant le polyester et également dans le composant contenant le durcisseur, ou dans les deux composants Avantageusement, le diluant réactif se trouve dans le composant contenant le polyester. La seule chose essentielle est que la somme des composants soit située dans les limites de l'invention. Une forme de réalisation particulièrement avantageuse est celle-o les deux composants, c'est-à-dire le composant contenant le polyester non saturé et le composant contenant le durcisseur, présentent une viscosité à peu près égale On peut obtenir ce résultat par exemple par le fait que le composant contenant le durcisseur contient un support inerte par rapport à l'activité du durcisseur et/ou une partie de la charge et/ou l'agent thixotropique par rapport à la masse totale C'est ainsi que le durcisseur peut se présenter, entre autres, sous la forme d'une pâte contenant de 30 à 70 % et par exemple 50 % de peroxyde de dibenzoyle dans un plastifiant au phtalate, éventuellement avec une partie de la charge totale nécessaire, telle que du quartz de granulométrie comprise entre 0, 04 et 0,15 mm, le' rapport dans le mélange entre la pâte et le quartz étant de 2:1 en poids Les quantités de charges et/ou d'agent thixotropique ajoutées au durcisseur forment en tout cas avec les charges et/ou les agents thixotropiques contenus dans le composant contenant le polyester non saturé la teneur totale prédéterminée selon l'invention dans ces composants. Dans le cadre de la présente invention, on peut utiliser en tant que polyesters non saturés les résines polyester que l'on emploie hanituellement dans de tels buts Avantageusement, il s'agit dans ce cas d'un polyester d'acides dicarboxyliques inférieurs non saturés, d'acides di ou polycarboxyliques aromatiques, éventuellement aussi avec des cycles condensés et de polyols aliphatiques inférieurs, et en particulier de diols A titre d'exemple particulièrement préféré, on mentionnera les polyesters non saturés d'acide maléique, d'acide o-phtalique et du propylèneglycol, en solution à 65 % dans du styrène, arrivés par des amines aromatiques tertiaires, stabilisés avec des inhibiteurs phénoliques A la place d'acide maléique,-on peut également utiliser des fractions d'acide fumarique Le rapport acide maléique/acide o-phtalique peut être compris entre 2:1 et 1:2. On préfère du fait de leur capacité de réaction des polyesters accélérés par des amines. Les polyesters non saturés peuvent être introduits en tant que tels dans le mélange avec des charges et autres, ou avec des supports quelconques solides ou fluides, par exemple sous la forme de leurs solutions En tant que solvants, on peut utiliser des supports inertes mais on peut aussi préférer des diluants réactifs En ce qui concerne les diluants réactifs, on utilise dans ce cas des composés -oléfiniques habituels et connus tels que du styrène et/ou du divinylbenzène Le rapport dans le mélange entre le polyester non saturé et le diluant réactif est situé dans les limites générales de 2:0,8 2, 5 parties en poids, les rapports des mélanges qui sont particulièrement appropriés étant d'environ 2:1,5 parties en poids. Selon une forme de réalisation préférée, le polyester non saturé et le diluant réactif constituent dans le mortier durcissable selon l'invention de 36 à 40 % en poids en tout. Quant à la charge, on peut utiliser à cet effet des charges minérales habituelles telles que du kaolin, de la barytine, des fibres de verre, des billes de verre et analogues, mais c'est le quartz qui est la charge préférée Avantageusement, les produits selon l'invention contiennent en tant que charge essentiellement du quartz, par exemple à raison de 65 % en poids et plus, et de préférence plus de 80 % en poids environ, par rapport à la quantité de charge totale, l'utilisation de quartz en tant que charge unique s'étant révélée particulièrement avantageuse Les grains du quartz présentent selon l'invention un diamètre compris surtout entre 0,1 et 0,6 mm, et même entre 0,1 et 0,25 mm En règle générale, au moins 50 % et de préférence plus de 60 % du nombre total des particules est situé à l'intérieur de ces limites, et même le plus souvent plus de 80 % Une répartition typique des grains que l'on peut utiliser selon l'invention est la suivante: Diamètre des ouvertures du tamis Sable de quartz sable de quartz 0,1 0,25 mm 0,1 0,65 mm > 250 pm 4,9 % 66,5 % 250 125 pm 81,9 % 25,3 % 90 pm 10,9 % 6,8 % 90 63 pm 2,0 % 1,1 % 63 32 pm 0,3 % 0,1 % surface par des médiateurs d'adhérence tels que des silanes. En ce qui concerne l'agent thixotropique, le produit peut contenir les substances habituelles et si l'on préfère des substances telles que de la silice pyrogénée, en particulier pour augmenter l'effet thixotropique, de la silice pyrogénée organique traitée en surface, et également du kaolin, de la bentonite, de la montmorillonite, de l'amiante et/ou des matières fibreuses organiques Les mélanges de bétonite et de montmorillonite se sont révélés comme également très avantageux Les agents thixotropiques ont une influence qui n'est pas négligeable sur le comportement à l'écoulement du produit selon l'invention Même dans la zone des faibles viscosités, il faut éviter par les agents thixotropiques que des produits selon l'invention ressortent du trou foré lorsque le montage s'effectue en direction horizontale ou au-dessus de la tête En outre, les agents thixotropiques s'opposent à la sédimentation des charges et augmentent ainsi de façon remarquable la résistance au stockage C'est pourquoi les agents thixotropiques sont -incorporés de préférence dans le composant qui contient les charges, ou bien ils sont répartis dans les composants en fonction de leur teneur en charges. Le durcisseur qui est contenu dans le composant B de durcissement et qui permet le durcissement des polyesters non saturés est un catalyseur connu en soi à action radicalaire On préfère des peroxydes organiques tels que le peroxyde de dibenzoyle. Le durcisseur peut être contenu dans un support interte tel qu'un plastifiant destiné à la résine polyester, et par exemple un plastifiant au phtalate Mais ce sont des produits du type selon l'invention qui se sont révélés comme particulièrement favorables et dans lesquels les composants durcisseurs contiennent, en dehors du support inerte, certaines fractions de charges et/ou d'agents thixotropiques, et le composant durcisseur présente approximativement la même viscosité que celle du composant contenant le polyester non saturé. En outre, les produits selon l'invention peuvent contenir d'autres adjuvants quelconques tels que des stabilisateurs, des pigments, des colorants, des extendeurs, des agents ayant une Influence sur la viscosité, des solvants et analogues. Grâce à un mélange intime du composant contenant le polyester avec le composant contenant le durcisseur, on réalise de façon connue le durcissement du mortier selon l'invention A la température ambiante, la durée de durcissement est comprise en général entre 30 et 60 minutes, mais après 5 minutes environ seulement, il est possible d'obtenir une suspension de la charge située dans la zone de la valeur de charge admissible. Selon une forme de réalisation particulièrement préférée, les mortiers à deux composants selon l'invention contiennent dans l'ensemble ou mélangés en vue du durcissement une teneur en polyester non saturé comprise entre 20 et 24 %, et de préférence entre 21 et 21,5 % en poids, en diluant réactif entre 12 et 20 %, et en particulier entre 14 et 17 % en poids, en charge entre 46 et 59 %, et en particulier entre 52 et 57 % en poids, en agent thixotropique entre 1 et 3 %, et en particulier entre 1,0 et 2,5 % en poids et en catalyseur de durcissement en particulier entre 2,5 et 4,5 % en poids, tous ces pourcentages étant exprimes par rapport à la masse totale. Les mortiers durcissables selon l'inventioni sont utilisés en particulier en tant que mortiers pour la fixation de tiges d'ancrages dans des trous forés dans un matériau massif tel que du béton, une maçonnerie, des roches ou analogues, qui sont des matières réceptrices essentiellement homogènes et dures Dans des cas particuliers, il s'est avéré avantageux d'utiliser pour de petites tiges d'ancrage des mortiers dont la charge en quartz est constituée par des grains de faible dimension alors que pour des tiges d'ancrage plus importantes, on préfère des mortiers dont la charge en quartz est constituée par des grains de plus grandes dimensions En particulier, quand il s'agit d'ancrages de tiges d'ancrage M 6 à M 16 et lorsque l'interstice annulaire maximal est de 1 mm, la grandeur des grains préférable est comprise entre 0,1 et 0,25 mm, alors que lorsqu'il s'agit de la fixation de tiges d'ancrage plus importantes, en particulier avec des interstices annulaires d'environ 1 à 2 mm, ce sont des grains dont les dimensions sont comprises entre 0,4 et 0,6 mm qui se sont révélés les meilleurs. Dans les exemples qui suivent est indiquée la composition de mortiers à deux composants selon l'invention. % Oe O 01 % O 1 ' 1 mm geo,,,Teo zii-enb op elqus % 0101 (elvlvzqd np surp %Oç ;ajúozuaq op apfxoiad % b;auazolxd ez-F-r-is % çaú;auazuaql Xur A Tp çZ (auai is al quep %çg Q) Manies uou aelser Tod a'Bit,,qa zuamalqlej S Nc I sec TON aidmaxs oz Og OOI % Oeçç (ouel Ts nu ai Tnsue a:l Tuzl) um çZeol,,Iej zzienb op elqes- % eauvgoi Xd azllls çT 7 Oe'q (aqvluiiqd np surp %OS Q) a I Xozuaq op ap Xxoied % (aulam is OT sup %O 9 e) Manies uou iazsa,&Iod OT % Oe OOT % oeçg mm yeo',IT 40 ziinb op alqs O"i a-g 20 a M a DITTS Olz np surp %Oç Q) a Túozuaq op ap xoied % (OU 01 ú 19 VI Sue P %OL l) SN& aulsez asivq-3 auemazlo_; S Nj le T-IXOK T aldule X 9 Pour le durcissement, on mélange le composant contenant le polyester et le composant contenant le durcisseur selon des quantités appropriées pour obtenir la composition selon l'invention Le plus souvent, pour des raisons de simplification, les quantités correspondant au rapport prévu pour le mélange peuvent être prédéterminées, mais ces rapports peuvent également tre facilement modifiés dans le cadre de l'invention - REVENDICATIONS. 1 Mortier à deux composants à base de polyesters non saturés, de diluants réactifs, de charges, d'agents thixotropiques et éventuellement d'autres adjuvants habituels ainsi qu'un catalyseur radicalaire de durcissement, l'un des composants contenant le polyester non saturé et l'autre composant contenant le durcisseur, caractérisé par le fait qu'il contient en tout de 15 à 35 % en poids de polyester non saturé, de 9 à 25 % en poids de diluant réactif, de 44 à 66 % en poids de charge, de 0,5 à 4 Z en poids d'agent thixotropique et de 1 à 6 Z en poids de catalyseur radicalaire de durcissement, ces pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale. 2 Mortier selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le polyester non saturé et le diluant réactif sont contenus selon une quantité totale de 36 à 40 % en poids par rapport à la masse totale. 3 Mortier selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le polyester non saturé et le diluant réactif sont contenus selon un rapport de mélange de 2:0,8 2,5, et en particulier de 2:1,5. 4 Mortier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il contient en tant que polyester non saturé une résine polyester activée par des amines. Mortier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il contient en tant que diluant réactif du monostyrène et/ou du divinylbenzène. 6 Mortier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la charge est constituée essentiellement par du quartz, en particulier d'une granulométrie comprise entre 0,1 et 0,6 mm. 7 Mortier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il contient en tant qu'agent thixotropique de la silice pyrogénée, du kaolin, de la bentonite, de la montmorillonite, de l'amiante et/ou des matières fibreuses organiques. 8 Mortier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il contient en tant que catalyseur radicalaire de durcissement un durcisseur au peroxyde et en particulier du peroxyde de dibenzoyle. 9 1 'ortier selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il contient de 20 à 24 % en poids de polyester non saturé,de 12 à 20 % en poids de diluant réactif, de 46 à 59 % en poids de charge, de 1 à 3 % en poids d'un agent thixotropique et de 2,5 à 4,5 % en poids d'un catalyseur radicalaire de durcissement, ces pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale. Mortier à deux composants selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend de 21 à 21,5 % en poids de polyester non saturé, de 14 à 17 % en poids de diluant réactif, de 52 à 57 % en poids de charge, de 1,0 à 2,5 % en poids d'agent thixotropique et de 3 à 4 % en poids de durcisseur, ces pourcentages étant exprimés par rapport à la masse totale. 11 Utilisation du mortier à base de résine synthétique durcissable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour la fixation de tiges d'ancrage dans des trous forés.