Brevet FR2541991A1 — publié le 19840907

Adjuvant de nature protéiniue pour liants hydra mortiers et bétons _,et son utilisation dans le domaine de la construction. La présente invention concerne un nouvel adjuvant, qui est de nature protéinique, pour liants hydrauliques, mortiers et bétons Elle concerne également l'utilisation de cet adjuvant dans le domaine de la construction. Dans ce qui suit par l'expression "substance protéinique" ou "substance de nature protéinique" on entend tout produit apparte- nant àl'ensemble constitué par les protéines, les polypeptides et leurs mélanges; et par l'expression "hydrolysat protéinique" on entend tout produit appàrtenantàl'ensemble constitué par les protéines, les-polypeptides, les aminoacides et leurs mélanges. On sait que l'on a déjà préconisé dans le domaine de la construction d'utiliser des protéines notamment pour réaliser des bétons-mousses et des bétons colloïdaux légers On pense, selon les indications données dans l'ouvrage de KEITEL, Zement Herstellung und Eigenschaften" SpringerVerlag Berlin Heidelberg New York 1971, page 186, lignes 38-40, que les anciens Romains utilisaient du sang animal dans la fabrication de béton poreux. Or il se trouve que l'utilisation de protéines soulève des diffiu cultgs dans le domaine de la construction en induisant des retards de prise comme indiqué par JOISEL dans "Adjuvant du ciment", Editions Star, Paris 1965, pages 45 et 105. On sait par ailleurs du brevet américain No 4 203 674, qui préconise d'utiliser du sang en poudre en tant que collo de entraîneur d'air en association avec un autre collozde (notamment l'hydroxyéthylcellulose, 1 'hydroxypropylméthylcellulose et la carboxyméthylcellulose) pour obtenir des bétons et mortiers allégés, que le sang liquide ne convient pas pour la fabrication desdits bétons et mortiers allégés. Selon l'invention on préconise une nouvelle solution technique pour améliorer les résistances mécaniques (notamment en traction, flexion et compression),diminuer le ressuage et la ségrégation, et améliorer enfin l'ouvrabilité des liants hydrau- liques, bétons et mortierso Cette nouvelle solution technique qui modifie favorablement un certain nombre de paramètres rhéologiques met en oeuvre des hydrolysats protéiniques liquldes, différents des adjuvants antérieurement connus dans le domaine de la construction, i O L'adjuvant protéinique préconisé selon l'invention pour améliorer les propriétés mécaniques, l'ouvrabilité et diminuer le ressuage et la ségrégation des liants hydrauliques, bétons et mortiers est caractérisé en ce qu'il s'agit d'un hydrolysat protéinique ayant un p H inférieur ou égal à 6, comprenant des substances choisies parmi l'ensemble constitué par les protéines, les polypeptides, les amino acides et leurs mélanges, et obtenu par traitement de 100 parties en poids d'une compositionaqueuserenfermant au moins une substance protéinique choisie parmi l'ensemble constitu 5 par les protéines, les polypeptides et leurs mélanges, avec au moins une souche bactérienne produisant de l'acide lactique ayant une population supérieure ou égale à 102 germes/cm 3, en présence de O 5 à 30 parties en poids d'une source de carbone appartenant à la famille des carbohydrates, pendant au moins 2 heures, à une température comprise entre O et 65 C et à un p H inférieur ou égal à 6. L'hydrolysat protéinique utile selon l'invention dans le domaine de la construction est utilisable directement à l'état liquide ou humide Avant d'9 tre associé à un liant hydraulique et à de l'eau, ou le cas échéant à un liant hydraulique, de l'eau avec du sable et/ou des granulats, il peut etre conservé dans un récipient convenable pendant au moins 18 mois à une température comprise entre 5 et + 600 Co Parmi les hydrolysats prot 6 iniques qui conviennent on peut notamment citer ceux qui sont obtenus à partir de protéines animales ou végétales Parmi ces protéines on peut mentionner les protéines d'origine animale telles que les protéines de produits carnés, les protéines des produits du cinquième quartier, les protéines du lait, les protéines de poissons entiers, les déchets de poissons, les albumines (notamment l'albumine d'oeuf), et les protéines végétales telles que celles contenues dans les légumineusas les oléagineux, les solanacées (notamment le tabac) et les algues, Les substances protéiniques qui conviennent pour l'obten- tion de l'hydrolysat selon l'invention sont notamment des protéines animales et végétales précitées ainsi que les hydrolysats et protéo- lysats desdites protéines animales et végétales qui comprennent notamment soit des protéines qui ne sont pas encore dégradées, soit des polypeptides, soit encore des mélanges de protéines et de polypeptides, en association, le cas échéant, avec des amino- acides. On a intérêt à soumettre rapidement les protéines de produits carnés broyés, ou les protéines de produits du cinquième quartier broyés ou liquides au traitement avec les bactéries produisant de l'acide lactique Avant ledit traitement, surtout s'il est retardé, on préconise d'associer aux substances protéini- ques 1 à 15 % en poids de céréales broyées. Paznmi les bactéries produisant de l'acide lactique qui interviennent dans la préparation de l'hydrolysat utile selon l'invention comme adjuvant dans le domaine de la construction, on peut faire appel à des Streptococcus (notamment à des Streptococcus bovis, Streptococcus thermophilus, Streptococcus faecalis, Streptococcus faecium, Stretococcus cremoris, Stre Dtococcus lactis), des Leuconostoc (notamment à des Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc lactis, Leuconostoc cremoris) et des Lactobacillus (notamment des Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus leichmanii, Lactobacillus jensenii, Lactobacillus lactis, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei, Lactobacillus plantarum) Parmi les souches qui conviennent on peut notamment citer les souches de la Collection de l Institut Pasteur Streptococcus bovis 56 23, Streptoóoccus thermophilus 66 31, Streptococcus faecalis-54 32, Streptococcus faecium 54 31, Streptococcus lactis 70 57, Leuconostoc mesenteroides 53 o 49, Lactobacillus delbrueckii 57 o 8, Lactobacillus leichmanii 53 61, 53 3 et 53 o 4, Lactobacillus jensenii 69 17, Lactobacillus bulgaricus 71 o 36, Lactobacillus helveticus 57 15, Lactobacillus acidophilus 76 13 et 71 34, Lactobacillus casei 71.37, 71 o 38 et A 158, Lactobacillus plantarum 71 39, et la souche du catalogue de l'American Type Culture Collection Lactobacillus lactis ATCC 8000. 2 9 Selon l'invention on utilisera une ou plusieurs souches de bactéries productrices d'acide lactique La population bactérienne sera comprise entre 102 germes/cm 3 et IO 8 germes/cm 3, et avantageusement entre 103 germes/cm 3 et o 06 germes/cm 3. La teneur totale en substance prot 6 inique et amino-acide contenue dans l'hydrolysat protginique liquide selon l'invention est comprise entre 0,5 et 50 % poids/volumeo Si nécessaire on peut concentrer sous vide et/ou stériliser l'hydrolysat protéinique. Les carbohydrates qui interviennent comme source de carbone peuvent etre hydrolysables ou non-hydrolysables, les carbohydrates préférés étant notamment le glucose, le lactose, le saccharose, le maltose P l'amidon hydrosoluble, et le lactosérum O 2541 991 Selon l'invention on préconise un procédé de fabrication d'élément de construction à partir d'un liant hydraulique, d'eau et d'un adjuvant protéinique liquide, caractérisé en ce que l'on mélange 100 parties en poids de liant hydraulique avec 0,001 à 10 I parties en poids d'adjuvant protini'que liquide prâalablement dilué avec de l'eau de gachageo De façon avantageuse on utilisera 20 à 50 parties en poids d'eau de gachage pour 100 parties en poids de liant hydraulique. Selon ce procédé on peut également introduire du sable et/ou des granulats qui peuvent 9 tre légers et gventuelle ment expanses (billes de polystyrène, billes de verre, mica, vermiculite) ou lourds selon la masse volumique désirée du matériau de construction. On pourra selon le procédé de l'invention obtenir quatre types de matériau, à savoir matériau A, à partir de parties en poids de liant hydraulique, et 0,001 à 10 parties en poids d'adijuvant protginique ' matériau B, à partir de parties en poids de liant hydraulique, 0,001 a 10 parties en poids d'adjuvant protginique, et I à 9000 parties en poids de sable matariau C, à partir de 100 parties en poids de liant hydraulique, 0,001 à 10 parties en poids d'adjuvant protinique, et I à 90000 parties en poids de granulats; et, matériau Da à partir de parties en poids de liant hydraulique, 0,001 à 10 parties en poids d'adjuvant prot Einique, I à 9000 parties en poids de sable, et 1 à 90000 parties en poids de granulats. 2 4 99 1 Le meilleur mode de mise en oeuvre de l'invention consiste,pour obtenir un matériau de construction,à mélanger parties en poids de liant hydraulique (notamment du ciment ou du laitier de haut-fourneau) avec 0, 00 l à 10 parties en poids d'adjuvant protéinique préalablement dilué dans, de préférence, à 35 parties en poids d'eau avec, le cas échéant, du sable et/ou des granulats légers ou lourds, l'adjuvant protéinique étant obtenu à partir de sang animal liquide qui est un des éléments du cinquième quartier Le sang animal frais qui est recueilli à l'abattoir doit Ptre additionné d'un anti- coagulant (notamment un anticoagulant choisi parmi l'ensemble constitué par les citrates de métaux alcalins, les polyphosphates, l'héparine et les silicones) dans les 5 minutes qui-suivent la saignée De façon avantageuse on incorporera 0,05 à 1 partie en poids sec d'anticoagulant à 100 parties en poids de sang liquide frais, le traitement avec les bactéries produisant de l'acide lactique intervenant au plus tard 6 heures après la saignée. Il n'est pas nécessaire de faire appel à un malaxeur particulier comme indiqué dans le brevet américain No 4 203 674 précité, on mélange le liant avec l'eau de gachage contenant l'adjuvant protéinique, puisle cas échéant, le sable et/ou les granulats, avec un malaxeur classique opérant à 50 100 tours minutes. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de mise en oeuvre nullement limitatifs mais donnés à titre d'illustration. EXEFPLE I Béton__ de ____ grnua_ lées On prépare un béton à partir des ingredients suivants: liant hydraulique (ciment) 250 parties en poids sable ayant des particules de diamètre inférieur ou égal à 0,8 mm 50 parties en poids granulats légers (billes de polystyrène) 10 parties en poids adjuvant protéinique liquide (hydrolysat de sang de boeuf ayant une teneur totale en protéines, polypeptides et amino-acides comprise entre 15 et 20 % poids/volume) 10 parties en poids eau de gâchage 80 parties en poids On procède à l'homogénéisation du liant ( 30 secondes), on ajoute l'eau de gâchage contenant l'adjuvant protéinique ( 30 secondes), le sable et les granulats, puis on malaxe pendant 60 à 120 secondes avec un malaxeur opérant de 100 a 60 tours/minute. Le béton ainsi obtenupeut alors itre soit compacte, soit vibré, puis démoulé immédiatement pour l'obtention d'articles préfabriqués, soit encore directement mis en place après pompage, extrusion à froid ou projection sur chantier. Apres conservation sous atmosphère humide ( 100 % d'HP) à 20 C pendant 7 jours, ce béton présente une masse volumique apparente (MVA) de 400 kg/ m 3, et (selon les mesures effectuées sur des éprouvettes de 28 cm x 7 cm x 7 cm) une résistance en traction-flexion (TF) de 7 x 105 à 106 pascals et une résistance en compression (RC) de 1,4 x 106 à 2,5 x 106 pascals. Par comparaison, le béton obtenu en remplaçant les 10 parties en poids d'adjuvant protginique par 10 parties en poids d'eau; donne dans les mêmes conditions: SVA 350 kg/m 3 TF 5 x 104 à 2 x 1 Q 5 pascals RC 2 x 105 à 4 x l 05 pascals. EXEMPLE 2 Béton de Éranulats lourds On obtient un béton en procédant comme indiqué à l'exemple i, à partir des ingrédients suivants - liant hydraulique (ciment) 260 parties en poids gravier (ayant des particules de diamètre compris entre 3 et 8 um) 1400 parties en poids sable 50 parties en poids adjuvant protéinique liquide (hydrolysat de sang de boeuf ayant une teneur totale en protéines, polypeptides et aminoacides de à 20 % poids/volume) O oo l parties en poids eau o 80 parties en poidso Ce beton après conservation sous atmosphère humide ( 100 % HR) à 20 C pendant 7 jours 9 comme indiqué à l'exemple 1, presente les propriétés suivantes MVA 1800 kg/m 3 TF 2,3 x 106 pascals, RC 9,7 x 106 pascals. En revanche, le produit obtenu en remplaçant les parties en poids d'adjuvant protéinique par 10 parties en poids d'eau présente dans les memes conditionz les proprift 6 s suivantes: MVA 1800 kg/m 3 TF 1,6 x 106 pascals RC 7,8 x 106 pascals. Les essais effectués avec les matériaux de construction obtenus selon l'invention avec l'adjuvant proteinique provenant du sang ou d'une autre source protéinique montrent que ledit adjuvant possède un pouvoir épaississant, un pouvoir gélifiant et un pouvoir émulsifianto En ce qui concerne le pouvoir épaississant, on observe que l'adjuvant protginique selon l'invention est capable de lier une certaine quantité d'eau avec une force d'autant plus grande qu'elle est en association intime avec luio Cette capacité à retenir l'eau entraîne une expansion des molécules de l'adjuvant protéinique à l'origine d'une-augmentation de la viscosité - En ce qui concerne le pouvoir g 11 ifiant, Dn constate que l'adjuvant protéinique, sous-l'effet de la prise des liants hydrauliques, forme une matrice tridimensionnelle enfermant dans ses mailles les composants du matériau de construction. En ce qui concerne le pouvoir gmulsifiant, on constate un abaissement de la tension interfaciale qui existe entre deux faces non miscibles, telles que le gras et l'eau Les macromolécules et l'adjuvant protéinique présentant un pale lipophile et un p 8 le hydrophile se placent essentiellement aux interfaces des goutteso Le pole hydrophile dans l'eau et le p 8 le lipophile dans le gras se regroupent entre eux pour former des bulles d'air Il en résulte un rgarrangement qui diminue ou supprime la tension interfaciale 4 Les matériaux de construction selon l'invention sont notamment utiles dans la fabrication de nombreue articles de construction Le béton léger de l'exemple I est particuliàrement avantageux dans la fabrication des tabliers de pont 9 il permet de diminuer le poids de la structure métallique, d'assurer une meilleure répartition des surcharges et, du fait de ses propriétés isolantes, de limiter la conduction des vibrations. Dans le domaine des routes et des autoroutes, le béton de lexemple 1 permet simultanément (i) d'assurer une bonne protection vis-à-vis des cycles de gel/dégel, et (ii) de diminuer la profondeur des fondations Selon les techniques classiques, une route à circulation élevée comprend de haut en bas une couche de revêtement superficiel de 5 cm, une couche bitumeuse de 18,5 cm, une couche portant de granulats roules de 15 cm, une couche aerge de protection contre le gel de 45 cm, et une couche dite de fondation de 20 cm. 2 s A X 9 9 1 Avec le béton de l'exemple I on a avantageusement diminue l'épaisseur totale en remplaçant la couche portante de granulats roulés et la couche de protection contre le gel par une seule couche de béton de 22 cm, tout en ayant la m Pime protection vis-à-vis des cycles de gel/dégel. Les bétons selon l'invention sont également utiles dans la préparation d'hourdis, d'entrevous, de dalles de toiture, de cloisons préfabriquées et de conduits de fumée. 254199 1 REVENDICATIONS 1 Adjuvant protéinique pour liants hydrauliques, mortiers et bétons, utile pour améliorer les propriétés mécaniques etl'ouvrabilité,et diminuer le ressuage et la ségré- gation, caractérisé ën ce qu'il s'agit d'un hydrolysat protéinique ayant un p H inférieur ou égal à 6, comprenant des substances choisies parmi l'ensemble constitué par les protéines, les polypeptides, les aminoacides et leurs mélanges, et obtenu par traitement de 100 volumes d'une composition aqueuse renfermant au moins une substance protéinique choisie parmi l'ensemble constitué par les protéines, les polypeptides et leurs mélanges, avec au moins une souche bactérienne produisant de l'acide lactique ayant une population supérieure ou égale à 102 germes/cm 3, en présence de 0,5 à 30 parties en poids d'une source de carbone appartenant à la famille des carbohydrates, pendant au moins 2 heures, à une température comprise entre O et 65 C et à un p H inférieur ou égal à 6. 2 Adjuvant selon la revendication 1,, aractérisé en ce que la substance protéinique utilisée comme matière première soumise au traitement avec au moins une souche de bactéries productrices d'acide lactique est choisie parmi les protéines de produits carnés, les protéines des produits du cinquième quartier, les protéines du lait, les protéines de poissons entiers, les protéines de déchets de poissons, les albumines, les protéines de légumineusesd'oléagineux, de solanacées et d'algues. 3 Adjuvant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la substance protéinique renferme du sang animal liquide et un anticoagulant, 4 Adjuvant selon la revendication 3, caractérisé en ce que la substance protéinique renferme 0,05 à I partie en poids sec d'anticoagulant pour 100 parties en poids de sang animal liquide, Procédé de fabrication d'un élément de construction à partir d'un liant hydraulique et d'un adjuvant protéinique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on mélange 100 parties en poids de liant hydraulique avec 0,001 à O 10 parties en poids d'adjuvant protginique. 6 Procède selon la revendication 59 caractérisé en ce que l'on utilise 20 à 50 parties en poids d'eau de gâchage pour 100 parties en poids de liant hydraulique. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications et 6, caractérisé en ce que l'on utilise parties en poids de liant hydraulique, 0,001 à 10 parties en poids d'adjuvant protéinique, et 1 à 9000 parties en poids de sable. 8 Procedé selon l'une quelconque des revendications et 6, caractérisé en ce que l'on utilise parties en poids de liant hydraulique, 0,001 à 10 parties en poids d Vadjuvant protginique, et 1 à 90000 parties en poids de granulatso 9 Procédé selon l'une quelconque des revendications et 6, caractérisé en ce que l'on utilise parties en poids de liant hydraulique, 0,001 à 10 parties en poids d'adjuvant protginique, I à 9000 parties en poids de sable, et 1 à 90000 parties en poids de granulatso