Brevet FR2568245A1 — publié le 19860131

COMPOSITION DE PREVENTION DE LA ROUILLE POUR ARMATURES D'ACIER POUR BETON. L'invention concerne une composition de prévention de la rouille à base de ciment pour armatures d'acier pour bé- ton (y compris cadres en acier). Plus particulièrement, l'in- vention concerne une composition de prévention de la rouille à base de ciment dans laquelle la prise hydraulique est re- tardée. Du point de vue de la réduction du poids des bâti- ments en béton et autres constructions et du point de vue de l'économie d'énergie, on s'intéresse de plus en plus au béton cellulaire et la fabrication est encouragée, de sorte que l'on s'est mis à utiliser en grandes quantités des panneaux en bé- ton cellulaire. Comme exemple typique de béton cellulaire, on peut mentionner ce qu'on appelle le béton léger autoclave. Ce ma- tériau est un béton léger composé principalement de silicate de calcium hydraté cristallin de l'espèce tobermorite que l'on forme par traitement hydrothermique d'un béton-mousse, après la prise, à une température élevée sous une pression élevée, dans un autoclave. I1 a une grande valeur commerciale en tant que matériau de construction stable. Le béton léger autoclave fabriqué à l'échelle indus- trielle se divise en un type postexpansé et un type préexpan- sé, selon le procédé de formation d'une structure cellulaire. Dans chaque cas, lorsqu'on coule une bouillie de composition de ciment hydraulique, on dispose habituellement une armature d'acier ayant une forme appropriée de manière à renforcer le produit de béton formé. Les conditions de traitement hydrothermique à haute température et à haute pression qu'il fau-t appliquer au béton léger autoclave provoquent une corrosion et une rouille extrê- mes dans les armatures d'acier. En outre, à mesure que le bé- ton lui-même est neutralisé par le dioxyde de carbone de l'air et perd son alcalinité, une rouille est produite de façon si- milaire dans les armatures d'acier. En conséquence, il est né- cessaire de soumettre les armatures d'acier à un traitement de résistance à la rouille. Comme exemples des agents de prévention de la rouille utilisés pour donner aux armatures d'acier de la résistance à la rouille, on peut mentionner un agent comprenant du ciment comme constituant principal. L'agent de prévention de la rouil- le à base de ciment constitue une dispersion aqueuse de ciment et d'additifs auxiliaires à incorporer selon le besoin. On ef- fectue ordinairement le traitement de prévention de la rouille en plongeant une armature d'acier dans un bain de l'agent de prévention de la rouille formé de cette dispersion aqueuse pour couvrir la surface de l'armature d'acier d'un constituant de prévention de la rouille tel que le ciment. Quand on applique dans la pratique ce traitement de prévention de la rouille, on prépare une dispersion de ciment en quantité considérable nécessaire pour plonger dans cette dispersion une structure formée par assemblage d'armatures d'acier et on conserve la dispersion de ciment ainsi préparée dans une cuve de prévention de la rouille. Etant donné que le ciment peut prendre hydrauliquement, l'utilisation d'une dis- persion de ciment de la façon décrite ci-dessus est très désa- vantageuse. Plus précisément, si on laisse reposer la disper- sion de ciment qui reste après le traitement de prévention de la rouille, la prise se produit de sorte que la dispersion de ciment n'est plus maniable, ce qui entraîne une grande perte de la dispersion de ciment. Même si la prise ne se produit pas, la viscosité augmente par une réaction d'hydratation et on ne peut pas régler la quantité de ciment qui adhère à l'ar- mature d'acier. On peut résoudre temporairement ce problème en utilisant un retardateur de prise mais étant donné que l'ef- fet de retardement du retardateur de prise connu ne dure pas longtemps, autant que l'on sache, le problème n'est toujours pas résolu. Si l'on pouvait élaborer un agent de prévention de la rouille à base de ciment qui soit réglé de façon telle qu'il ne se produise presque aucune réaction d'hydratation du ciment dans les conditions ordinaires du traitement de pré- vention de la rouille mais que la réaction d'hydratation pro- gresse dans des conditions de vieillissement hydrothermique à haute température et à haute pression, ce serait une grande contribution à la technique. Un but principal de l'invention est de résoudre les problèmes inhérents aux techniques classiques. Selon l'inven- tion, on atteint ce but en utilisant un retardateur de prise déterminé. Plus précisément, selon l'invention, on prévoit une composition de prévention de la rouille pour armatures d'acier pour béton qui comprend 100 parties en poids de ciment port- land, 0,3 à 3 parties en poids d'un acide hydroxycarboxylique, 0,3 à 3 parties en poids d'un saccharide, 2 à 10 parties en poids d'un latex de polymère, calculé en solides, 0 à 5 par- ties en poids d'un additif facultatif et 30 à 45 parties en poids d'eau. Sur le dessin, la figure unique est un graphique in- diquant la variation de la fluidité au gobelet d'une composi- tion de prévention de la rouille en fonction du temps. Dans la composition de prévention de la rouille à base de ciment selon l'invention, la prise est efficacement retardée de sorte que même si l'on sèche après le traitement une armature d'acier traitée par cette composition, la prise se produit dans une certaine mesure mais l'hydratation est insuffisante, mais dans des conditions de vieillissement hy- drothermique à haute température et à haute pression dans un autoclave, l'hydratation est activée avec formation de Ca(OH)2 et un effet de prévention de la rouille se manifeste. En outre, à cause de la prise provoquée dans une certaine mesure par le séchage conduit)après le traitement de prévention de la rouil- le, la couche d'agent de prévention de la rouille adhère étroi- tement à l'armature d'acier. En outre, dans la dispersion de l'agent de préven- tion de la rouille selon l'invention, une fois préparée, la variation de la viscosité peut être notablement inhibée en environ 2 à 110 jours. En conséquence, si l'on adopte un pro- cédé dans lequel on utilise environ 1/3 de la dispersion pré- parée pendant 1 jour et on amène chaque jour une dispersion fraîche à la dispersion résiduelle, on peut utiliser le bain d'agent de prévention de la rouille pendant un temps indéfini et aucune perte n'est causée par prise. Cet excellent effet de retardement de prise de la 2568Z45 composition de prévention de la rouille selon l'invention n'é- tait nullement à prévoir, d'après l'effet obtenu par l'utili- sation unique d'un retardateur de prise connu tel qu'un acide hydroxycarboxylique ou un saccharide et on observe donc une synergie entre ces deux constituants selon l'invention, ce qui sera facilement compris d'après les exemples donnés ci- après. On décrira maintenant en détail la composition de prévention de la rouille selon l'invention. La composition de prévention de la rouille pour ar- mature d'acier pour béton selon l'invention est une composi- tion à base de ciment et comprend des-constituants décrits en détail ciaprès. Par le terme "armature d'acier", utilisé dans l'invention, on entend une structure de renforcement formée d'un matériau ferreux tel que l'acier, à- utiliser à l'intérieur du béton et l'armature d'acier comprend également un cadre en acier. Le principal constituant de la composition de pré- vention de la rouille selon l'invention est le ciment portland. Il est connu que l'on utilise le ciment portland comme agent de prévention de la rouille et on peut utiliser dans la pré- sente invention tous ciments connus rentrant dans la catégo- rie des "ciments portlands". On peut utiliser comme ciment portland dans l'in- vention un ciment ordinairement accessible sous le nom de ciment portland ordinaire, mais un ciment portland ayant une teneur en C3S de 50 % en poids ou moins et une teneur en C3A de 8 % en poids ou mOins (C, S et A représentent respective- ment CaO, SiO2 et A1203) tel que le ciment portland à moyen- ne chaleur d'hydratation, est spécialement préférable. Il est connu que l'on peut utiliser les acides hy- droxycarboxyliques et les saccharides comme retardateurs de prise. Dans l'invention, on choisit des constituants appro- priés parmi des composés connus et on les utilise selon l'in- vention en association pour obtenir l'effet synergique. Des exemples d'acides hydroxycarboxyliques conve- nant à l'utilisation dans l'invention sont l'acide gluconi- que, l'acide citrique et l'acide tartrique, l'acide gluconi- que étant spécialement préférentiel. On peut utiliser comme saccharide dans l'invention n'importe quels monosaccharides et disaccharides, du moment qu'ils sont solubles dans la composition aqueuse de l'inven- tion. Le sorbitol est spécialement préférentiel. Il est connu d'incorporer un latex de polymère à une bouillie de composition de ciment et dans l'invention aussi, on peut utiliser divers latex de polymère compatibles avec une bouillie de composition de ciment. Comme latex de polymère, on peut par exemple utili- ser dans l'invention un latex de copolymère styrène/butadiène (SBR), un latex de copolymère acrylonitrile/butadiène (NBR) et un latex de polymère d'acétate de vinyle. Un latex de SBR est spécialement préférentiel. La composition de prévention de la rouille selon l'invention peut comprendre en outre un agent de dispersion, un anti-oxydant pour le polymère, un hydrofuge et un épais- sissant. Ces additifs ne sont pas particulièrement critiques mais il faut qu'ils soient compatibles avec les constituants indispensables mentionnés ci-dessus ou qu'ils soient uisci- bles à ceux-ci. Le dernier constituant est l'eau et la composition de prévention de la rouille selon l'invention est une dis- persion aqueuse des constituants mentionnés ci-dessus. On peut préparer la composition de prévention de la rouille selon l'invention en mélangeant les constituants mentionnés ci-dessus, par étapes ou en une seule fois. Les rapports de mélange des constituants respectifs sont indiqués plus haut. On décrira maintenant l'utilisation de la composi- tion de prévention de la rouille selon l'invention. On peut conduire le traitement de prévention de la rouille selon n'importe quel mode opératoire par lequel on applique la composition de prévention de la rouille selon l'invention à une armature d'acier pour former une couche de prévention de la rouille à la surface de l'armature d'acier. Selon un mode d'exécution typique, on plonge une armature d'acier dans un bain de la composition de prévention de la rouille et alors on la plonge à nouveau après séchage, si nécessaire. - Il est connu que l'on prépare du béton léger auto- clavé en disposant dans du béton une armature d'acier qui a été soumise au traitement de prévention de la rouille comme décrit ci-dessus. Ce procédé est décrit dans des références bibliographiques, par exemple "Fine Ceramics", volume 4, pa- ges 56 à 66 (1983) et "Concrete Engineering", volume 18, n 12, pages 1 à 10 (1980), tous deux en langue japonaise. On décrira maintenant l'invention en détail à pro- pos des exemples suivants qui ne limitent aucunement la por- tée de l'invention. Exemple 1 On a préparé une composition de prévention de la rouille comprenant les constituants suivants, en dispersant de façon homogène du ciment portland dans une solution aqueu- se d'acide gluconique et de sorbitol, puis en ajoutant à la dispersion un latex de SBR: Ciment Portland 100 parties en poids Acide gluconique 1 " Sorbitol 1 " Latex de SBR 5 (en solides) Eau 38 parties en poids On a examiné la propriété de retardement de prise de cette composition. Plus précisément, on a laissé reposer la composition à 20 C et on l!a alors agitée au moyen d'un "Chemistirrer" et on a déterminé la variation de la fluidité au gobelet en fonction du temps. La fluidité au gobelet indi- que le diamètre de la masse de bouillie s'écoulant, sur une plaque plane d'acier inoxydable, depuis un gobelet cylindri- que sans fond ayant un volume intérieur de 210 ml, placé sur la plaque plane d'acier inoxydable et rempli de la bouillie, quand on élève le gobelet et qu'on le sépare de la plaque. Les résultats obtenus sont représentés par la cour- be 1 du dessin annexé. Aux fins de comparaison, on a exécuté l'expérience ci-dessus en utilisant une composition d'acide gluconique et de sorbitol seulement (les quantités étaient les mêmes qui sont indiquées plus haut) et les résultats ob- tenus (variations de la fluidité au gobelet en fonction du temps) sont représentés respectivement par les courbes 2 et 3 256s245 de la figure. D'après les résultats représentés sur la figure, on comprendra facilement que la synergie obtenue par l'uti- lisation conjointe de l'acide gluconique et du sorbitol se- lon l'invention est remarquable. Exemple 2 On a plongé dans la composition de prévention de la rouille préparée dans l'exemple 1 une tige d'acier polie ayant un diamètre de 9 mm et une longueur de 14 cm, que l'on avait largement dégraissée, pour former une couche ayant une épaisseur d'environ 0,8 mm, une-fois séchée, sur la surface de la tige d'acier et on a séché la couche. On a placé la ti- ge dans la partie centrale d'un moule en acier ayant une gran- deur de 40 x 40 x 160 mm et on a coulé dans la partie restante du moule une bouillie mousseuse ayant un rapport de poids CaO/SiO2 de 4/6 et une densité apparente de 0,8 et on l'a ain- si solidifiée. On a soumis le produit moulé au traitement hy- drothermique dans un autoclave à 180 C pendant 10 heures pour former une éprouvette. Sur dix éprouvettes ainsi prépa- rées, on a pulvérisé une solution saline pendant 1 000 heures selon la méthode d'essai au brouillard salin de la norme JIS Z-2371. On a examiné la surface de la tige d'acier après en- lèvement de la partie de béton cellulaire qui l'entourait et de l'agent de prévention de la rouille. On a trouvé qu'aucune rouille n'avait été causée. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1 - Composition de prévention de la rouille pour ar- matures d'acier pour béton, caractérisée par le fait qu'elle comprends en poids, 100 parties de ciment portland, 0,3 à 3 par- ties d'un acide hydroxycarboxylique, 0,3 à 3 parties d'un sac- charide, 2 à 10 parties, en solides, d'un latex de polymère, O à 5 parties d'un additif facultatif et 30 à 45 parties d'eau. 2 - Composition selon la revendication 1, caracté- risée par le fait que l'acide hydroxycarboxylique est l'acide gluconique et que le saccharide est le sorbitol. 3 - Composition selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le ciment portland a une teneur en C3S de % en poids ou moins et une teneur en C3A de 8 % en poids ou moins (C, S et A représentant respectivement CaO, SiO2 et A1203). 4 - Composition selon la revendication 1, caracté- risée en ce que le latex de polymère est un latex de copoly- mère styrène/butadiène.