Brevet FR2578778A1 — publié le 19860919

PROCEDE DE CONFECTION D'UN MICROMORTIER, MLCROMORTIER OBTENU PAR CE PROCEDE ET CONDITIONNEMENT DE COMPOSANTS DU MICROMORTIER. L'invention est relative à un procédé de confection d1un micromortier renforcé de fibres minérales, notamment de fibres de verre, procédé selon lequel on mélange à du sable sili ceux : un liant hydraulique, tel que du ciment ou analogue l'eau nécessaire à l'hydratation du liant ; et des fibres minérales. Par le terme "micromortier", on désigne un mortier dans lequel le sable utilisé est constitué de grains dont le diamètre moyen est inférieur à 1 mm et, de préférence, inférieur à 0,5 mm. Un micromortier de ce type est destiné, par exemple, à la réalisation de plaques de bardage de façade, ou d'éléments de façade de hauteur d'étage ou plus de grande surface ; un tel mortier peut être utilisé également pour des bardages de bâtiments industriels, des murs rideaux, des bandeaux, des corniches, des acrotères, des sculptures, du mobilier urbain. Le micromortier peut également servir à des coffrages perdus formant peau extérieure d'ouvrages tels que des poteaux, des pou tres, des linteaux, des parois de murs, des collecteurs. On sait que l'introduction de fibres minérales, notamment de verre, dans le mortier a pour but d'augnenter la résistance mécanique de ce mortier. Toutefois, les résultats obtenus jusqu'à ce jour n'ont pas répondu complètement à l'attente. Un des buts de l'invention est de fournir un procédé de confection d'un micromortier, contenant des fibres minérales, qui permette d'obtenir une augmentation sensible de la résistance mécanique de ce mortier. Un autre but de l'invention est de fournir un procédé dont la mise en oeuvre soit simple, rapide et efficace. Selon l'invention, un procédé de confection d'un mi cromortier renforcé de fibres minérales, notamment de verre, du genre défini frécédemment, est caractérisé Dar le fait qu'avant d'introduire le liant hydraulique - on prépare, séparément, une composition époxy en milieu aqueux, les fibres destinées au renforcement du micromortier étant incorporées à cette composition époxy - on effectue un pré-mélange du sable et de la composition époxy, contenant les fibres - et ensuite, seulement, on ajoute au mélange ainsi préparé le liant hydraulique et son eau d'hydratation. En opérant de la sorte, la composition époxy, dont le pH est faiblement basique, de l'ordre de 8 ou 9, recouvre les fibres minérales et protège ces dernières contre l'alcaliréaction qui pourrait être engendrée par le pH fortement basique, par exemple de l'ordre de 13 à 14, qui apparait lorsque l'on introduit le liant hydraulique et son eau d'hydratation dans le mélange. De préférence, les fibres plongées dans la composition époxy sont coupées à une longueur moyenne de 25 mm à 30 mm. Dans le cas de fibres de verre, la quantité ajoutée peut être de l'ordre de 20 kg à 50 kg de fibres par m3 de pâte de mortier fini. Généralement, la composition époxy comprend deux composants, à savoir une résine époxy et un durcisseur destiné à être versé dans la résine au moment de l'utilisation ; avantageusement, les fibres de verre ont été préalablement introduites dans l'un des composants formé par la résine époxy. On peut ajouter à la composition époxy un produit tensio-actif non ionique, notamment à raison de 0,5 kg à 1 kg par m3 de mortier fini. Un exemple de composition époxy en milieu aqueux qui peut être utilisée est celle connue sous le nom commercial de "Hydrepoxy 260". De préférence, avant d'ajouter au sable la composition époxy, on mélange, avec ce sable, un adjuvant de synthèse, notamment celui connu sous le nom commercial de "Meltherm", ou un adjuvant conforme à celui décrit et revendiqué dans le brevet FR 2 364 870 déposé le 21 septembre 1976. Cette adjuvant de synthèse peut être introduit à raison d'environ 15 kg d'adjuvant pour 1000 kg de sable. L'adjuvant de synthèse est ajouté au sable sec ou semi-humide, c'est-à-dire que l'on n'ajoute pas d'eau lors de la dispersion de l'adjuvant de synthèse dans le sable qui peut être effectuée à l'aide d'un malaxeur à arbre vertical ou hori- zontal, ou à l'aide d'une bétonnière à tambour basculant. Avant même d'ajouter l'adjuvant de synthèse, on peut disperser, à sec, dans le sable, un oxyde métallique, notamment à raison de 1 kg pour 1000 kg de sable environ, en vue de la chloration du micromortier. L'invention est également relative à un micromortier préparé suivant le procédé défini ci-dessus. L'invention concerne également un conditionnement pour des composants d'un tel micromortier, ce conditionnement étant caractérisé par le fait qu'il comprend un seau, ou analogue, dans le fond duquel se trouve la résine de la composition époxy, résine dans laquelle sont plongées les fibres de verre un godet, monté à la partie supérieure du seau de.manière à le fermer, le fond de ce godet contenant le durcisseur destiné à être versé dans la résine, ce durcisseur étant isolé du volume situé au-dessus du godet par une pellicule étanche ou analogue, tandis que l'adjuvant de synthèse et/ou la poudre colorante éventuels sont disposés dans des sachets respectifs placés dans le volume supérieur du godet, ce dernier ainsi que le seau étant fermés par un couvercle. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un mode de réalisation particulier décrit en détail avec référence aux dessins annexés , mais qui n'est nullement limitatif. La figure 1, de ces dessins, est un diagramme illustrant l'amélioration de résistance mécanique du micromortier de l'invention. La figure 2, enfin, est un schéma illustrant un con ditionnement pour les composants d'un micromortier selon l'invention. Pour préparer un micromortier, selon l'invention, on opère de la manière suivante. Disposant de sable siliceux, par exemple de type "Fonta nebleaul', dont le diamètre moyen des grains est inférieur à 1 mn, et de préférence inférieur à 0,5 mm (gamme 0/0,5 sm) on disperse, dans ce sable, de la poudre colorante constituée par un oxyde métallique. Le sable utilisé est du sable sec ou semi-humide, c 'est-à-dire que l'on n'ajoute pas d'eau au sable pour la phase de dispersion et de mélange. Cette première phase de mélange et de dispersion peut être réalisée dans un malaxeur à arbre vertical ou horizontal, ou dans une bétonnière à tambour basculant. La cuve du malaxeur ou de ia bétonnière utilisée doit être étanche car elle servira, ultérieurement, à recevoir un liquide. Le sable est introduit en premier dans la cuve du malaxeur ou de la bétonnière. on procède ensuite à la dispersion de la poudre colo- rante (oxyde métallique). Généralement, un tel oxyde métallique a une surface Blaine de l'ordre de 35 000 à 45 000 cm2/g. Après un brassage de 15 à 20 secondes environ du sable et de oxyde métallique ajouté, on constate que la couleur du sable est homogène ce qui indique une dispersion satisfaisante de l'oxyde métallique. On a constaté d'une manière surprenante qu'une telle coloration homogène pouvait etre obtenue avec seulement 1 kg d'oxyde métallique pour environ 1000 kg de sable, du fait que l'on modère nà sec". Après la dispersion de l'oxyde métallique, on ajoute au mélange, toujours "à sec" (ou semi-humide), dans la cuve du malaxeur ou de la bétonnière, un adjuvant de synthèse, notamment celui connu sous le nom commercial de "Meltherm", ou un adjuvant conforte à celui décrit et revendiqué dans le brevet FR 2 3-4 870 déposé le 21 septembre 1976. La quantité d'adjuvant de synthèse ajoutée est dwen- viron ~5 kg pour 1000 kg de sable. Le mélange de l'adjuvant est obtenu par brassage pendant ur temps de l'ordre de 15 à 20 secondes qui permet d'obte- nir une parfaite dispersion de l'ad3uvant. Un adjuvant tel que le Melthe- a une surface Blaine d'environ 9 000 cm2/g. Après ce temps d'agitation de 15 à 20 secondes, on constate que l'adjuvant a enrobé de manière sensiblement homogène les grains de sable. Il est à noter que le "Meltherm" est hydrophobe en raison des stéarates qu'il contient. Son introduction en phase sèche ou légèrement humide, avant l'introduction du liant hydraulique (ciment) et de l'eau d'hydratation est donc avantageuse. Les opérations décrites précédemment constituent une première phase dans l'exemple décrit de préparation du micromortier. Au cours d'une deuxième phase, on prépare, sép-arément, une composition époxy en milieu aqueux, des fibres de verre étant incorporées à cette composition époxy. La préparation de la composition époxy s'effectue indépendamment du malaxeur ou de la bétonnière. Généralement, la composition époxy comprend un durcisseur destiné à être versé, au moment de l'utilisation de la composition, dans une résine époxy. Les fibres de verre, destinées au renforcement du micromortier, ont été préalablement plongées dans la résine époxy. La masse linéique des fibres de verre utilisées peut être de l'ordre de 2 400 tex. Ces fibres sont coupées à une longueur moyenne de 25 mm à 30 mm pour être plongées dans la résine époxy. La quantité de fibres de verre ajoutée est de l'perdre de 20 kg à 50 kg par m3 de pâte de mortier fini. La quantité de résine époxy est de l'ordre de 25 à 50 kg par m3 de pâte de mortier fini, et la quantité de durcisseur est également de l'ordre de 25 à 50 kg par m3 de pâte de mortier fini. On ajoute avantageusement à la résine époxy un produit tensioactif non ionique, notamment à raison de 0,5 kg à 1 kg par m3 de pâte de mortier fini. Un exemple d'un tel produit est connu sous le nom commercial de "Galcran". Pour préparer la composition époxy, on place la résine, dans laquelle sont plongées les fibres de verre, dans un récipient tel qu'un seau ou analogue. On verse le durcisseur dans la résine puis on agite. On ajoute ensuite à ce mélange l'eau nécessaire pour gâcher la composition époxy. La résine époxy dont le pH est faiblement basique (de l'ordre de 8 à 9) enrobe les fibres de verre, la résine époxy étant un liant et non pas un adjuvant. Comme on l'expliquera plus loin, le conditionnement de la composition époxy peut être prévu pour un volume déterminé de pâte de mortier fini en place, par exemple pour 1000 litres de mortier en place. Un exemple de composition époxy, en milieu aqueux, susceptible d'être utilisé pour le procédé de l'invention, est formé par la composition époxy connue sous le nom commercial de "Hydrepoxy 260" commercialisée par la Compagnie Française de Produits Industriels. Lorsque cette deuxième phase est terminée, on dispose donc de la composition époxy prête à l'emploi. On aborde alors la troisième phase du procédé. Cette troisième phase consiste à effectuer un prémélange dans le malaxeur ou la bétonnière utilisé lors de la première phase, de la composition époxy, en milieu aqueux, pré- parée au cours de la deuxième phase, avec le mélange de sable, d'adjuvant de synthèse et de poudre colorante effectué lors de la première phase. Du fait que la cuve du malaxeur ou de la bétonnière utilisé est étanche, comme indiqué précédemment, l'in- troduction de la composition époxy en milieu aqueux et le brassage de cette composition et du mélange de sable, d'adjuvant et de poudre colorante s'effectue sans perte de produit. Ce brassage, obtenu par exemple par la rotation du malaxeur ou de la bétonnière, a lieu pendant environ 30 secondes. Lorsque ce pré-mélange a été effectué, on passe à la quatrième et dernière phase de l'exemple de préparation décrit. Cette quatrième phase consiste à effectuer le mélan ge final en introduisant, dans le malaxeur ou la bétonnière, le liant-hydraulique et l'eau nécessaire à l'hydratation de ce liant. Ce liant hydraulique est généralement constitué par du ciment ; on peut incorporer de la chaux au ciment par exemple lorsque le micromortier est destiné à être projeté verticalement comme enduit. La quantité de liant hydraulique utilisée est de l'ordre de 700 kg par m3 de pâte de mortier fini. On peut également introduire, lors de ce mélange final, des fibres métalliques, par exemple des fibres en acier inoxydable notamment lorsque le micromortier est destiné à la confection ultérieure de bardages. Ces fibres métalliques sont coupées à des longueurs de l'ordre de 25 mm à 30 mm et la quantité de fibres métalliques introduite peut varier, par exemple, de 25 kg à 40 kg par m3 de pâte de mortier fini. Le brassage et le malaxage assurent une parfaite dispersion des fibres métalliques dans la pâte ; les fibres de verre entourent les fibres métalliques. Au cours de cette deuxième phase, on peut, dans un premier temps de l'ordre de- 30 secondes par exemple, effectuer le brassage du liant hydraulique et de l'eau qui viennent d'être introduits puis, dans un deuxième temps, après introduction des fibres métalliques, effectuer un autre brassage d!envi- ron 30 secondes également destiné à la dispersion des fibres métalliques au sein de la pâte. Lorsque l'on souhaite une expansion du micromortier lors de la prise, notamment dans le cas de la confection de bardages, il est avantageux d'accélérer la vitesse de rotation du malaxeur ou de la bétonnière au cours de cette quatrième phase. La vitesse de rotation peut être portée, par exemple, à 120 tcrs/minute, alors qu'au cours des phases précédentes, la vitesse de rotation était inférieure à cette valeur. A titre indicatif, pour donner une idée de l'expan- sion du produit, la masse volumique de la pâte, au départ, est d'environ 2 kg/litre pour descendre, après brassage, à une va leur stabilisée d'environ 1,8 kg/litre. Il est à noter que l'introduction du Meltherm au cours de la première phase, permet dtassurer une expansion de la pâte, par entrainement d'air. Cet adjuvant assure en outre.: une homogénéisation, par effet anti-ségrégation des composants une excellente plasticité ; une accélération de durcissement; une bonne étanchéité, en raison des stéarates entrant dans la composition de l'adjuvant de synthèse. Quand on introduit le liant hydraulique, notamment le ciment,dans le mélange, le pH devient fortement basique pour atteindre 13 ou 14. Du fait que les fibres de verre sont sensibles à ltalcali-réaction, elles pourraient être altérées par une basicité aussi forte ; toutefois, la présence de la composition époxy en milieu aqueux et l'action du "Meltherm" font redescendre le pH à une valeur au plus égale à 12 après 7 jours. Les fibres de verre sont peu atteintes La figure 1 illustre l t augmentation de la résistance mécanique du micromortier, renforcé de fibres de verre, obtenu par un procédé selon l'invention. Ces courbes représentent la variation de la résistance en flexion d'éprouvettes obtenues à partir du mortier, en fonction du temps porté en abscisse et exprimé en jours. L t échelle du temps, en abscisse, est proportionnelle à la racine carrée {\r). La résistance en flexion, portée en ordonnée, est exprimée en MPa. La courbe E correspond aux résistances en flexion d'éprouvettes obtenues à l'aide d'un micromortier préparé selon l'exemple décrit précédemment, dans lequel ont été introduits, d'une part, l'adjuvant de synthèse constitué par du "Meltherm" et, d'autre part, la composition époxy en milieu aqueux. A titre indicatif, pour un m 3 de pâte de mortier fini, la quantité de t'Melt.hermt' est de l'ordre de 15 kg, la quantité de composition époxy (résine + durcisseur) est de l1ordre de 80 kg, tandis que la quantité de fibres est de l'ordre de 40 kg. La courbe D correspond à la résistance en flexion d'éprouvettes obtenues à partir d1un micromortier préparé avec addition de l'adjuvant de synthèse "Meltherm" seul, sans introduction de composition époxy. Pour les deux courbes E et D, les 3 mêmes quantités de fibres de verre (de l'ordre de 40 kg par m de pâte de mortier fini) ont été introduites dans le mortier. Dans le cas de la courbe D, la quantité de "Meltherm" est de l'ordre de 70 kg par m3 de pâte finie, sans composition époxy. On voit que la courbe E se situe au-dessus de la courbe D, aussi bien pour des temps de deux jours, sept jours et au-delà jusqu'à 365 jours(soit une année). La plus forte différence en faveur de la courbe E se situe à deux jours puis à 28 jours et au-delà. La courbe D se rapproche de la courbe E pour les essais effectués sept jours après la préparation du mortier. La courbe El, située au-dessous de la courbe E correspond à un dosage du mortier selon lequel les quantités de fibres de verre et de composition époxy sont inférieures à celles utilisées pour la courbe E, la quantité de "Meltherm" étant la même que pour la courbe E. Pour la courbe El, pour 1 m3 de pâte de mortier fini, on a ajouté environ 30 kg de fibres de verre et 70 kg de composition époxy. La courbe E2, située au-dessous de la courbe El, correspond à un dosage encore plus faible des fibres de verre (environ 20 kg par m3 de pâte de mortier) et de composition époxy (environ 50 kg par m3 de pâte finie) ; la quantité de "Meltherm" est également légèrement réduite (environ 12 kg par m3 de pâte). La courbe E3 correspond à un dosage d'environ 30 kg de "Meltinerm" et de 100 kg de composition époxy, et sans fibres de verre. Il apparait immédiatement que les résistances à la flexion, illustrées par cette courbe E3, sont considérablement réduites en l'absence de fibres de verre. Les courbes E, El et E2 montrent que la résistance à la flexion du mortier renforcé de fibres de verre ne diminue pas, a ors que le mortier vieillit. On peut attribuer ce bon résultat à l'absence de dégradation des fibres de verre renforçant le mortier. La composition époxy en milieu aqueux, outre son effet de protection des fibres de verre dans le milieu alcalin dû au ciment, et de son effet d'amélioration des résistances mécaniques des produits obtenus, assure une réduction (conjointement avec le "Meltherm") du risque de microfissurations. La composition époxy agit également comme liant et comme renfort du ciment, accroit l'adhérence de la pâte aux armatures et au support dans le cas de projection de la pâte de mortier sur parois, ou de collage sur un autre matériau : maçonnerie, béton, produits synthétiques ou autres. La figure 2 illustre un conditionnement avantageux de composants d'un micromortier destiné à être préparé selon le procédé décrit précédemment. Ce conditionnement comprend un seau 1, ou analogue, dans le fond duquel se trouve la résine, désignée par B de la composition époxy, résine dans laquelle sont plongées les fibres de verre 2. Un produit tensio-actif non ionique, comme expliqué précédemment, a pu être ajouté à cette résine B. Un godet 3 est monté à la partie supérieure du seau 1 de manière à le fermer. Le fond 4 du godet contient le durcisseur A destiné à être versé dans la résine, au moment de l'utilisation. Le durcisseur A est isolé du volume supérieur 5 du godet 3 par une pellicule 6 étanche, notamment en polyester ou polyane, ou analogue. L'adjuvant de synthèse 7, notamment le "Meltherm", et la poudre colorante 8 (oxyde métallique) sont placés respectivement dans des sachets 9, 10 fermés de manière étanche, et disposés dans le volume supérieur 5 du godet. Un couvercle 11 ferme ce volume supérieur 5 ainsi que le seau 1. Le conditionnement peut être prévu de manière à contenir les quantités de produit nécessaires à la préparation d'un m3 de pâte de mortier fini. Dans une telle hypothèse, la masse de résine B contenue dans le seau serait de l'ordre de 25 kg à 50 kg ; la masse de fibres de verre 2 serait de l'ordre de 20 kg à 50 kg. La quantité de produit tensio-actif non ionique ajoutée à la résine B serait de l'ordre de 0,5 kg à 1 kg. La quantité de durcisseur A serait de l'ordre de 25 kg à 50 kg. La quantité de poudre colorante 8 serait de l'ordre de 1 kg, tandis que la quantité d'adjuvant de synthèse 7 ("Meltherm") serait de l'ordre de 10 kg à 15 kg. Dans la pratique, du fait que les masses indiquées précédemment sont relativement élevées, il est préférable de conditionner 3es produits pour un volume de pâte de mortier fini de 100 litres, 50 litres ou tout autre volume à la convenance des utilisateurs. REVENDICATIONS 1. procédé de confection d'un micro@@@tier renforcé de fibres minérales. notamment de fibres de verre, procédé se ~n lequel on mélange à du sables siliceux : un liant hydraulique, tel que du ciment ou analogue; l'eau nécessaire à l'hydratation du liant ; et des fibeo,caractérisé par le fait qu'avant d'introduire le liant hydraulique - on prépare, séparément, une composition époxy en milieu aqueux, les fibres t2) destinées au renforcement du micromortier étant incorporees à cette composition époxy - on effectue un pré-mélange du sable et de la composition époxy, contenant les fibres (2), - et ensuite, seulement, on ajoute au mélange ainsi préparé le liant hydraulique et son eau d'hydratation. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les fibres (2) plongées dans la composition époxy sont coupées à une longueur moyenne de 25 mm à 30 mm. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la quantité de fibres de verre ajoutée est de l'ordre de 20 kg à 50 kg de fibres par m3 de pâte de mortier fini. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la composition époxy comprend deux composants,à savoir une résine époxy et un durcisseur destiné à être verse dans la résine au moment de l'utilisation, caractérisé par le fait que les fibres l2) ont été préalablement introduites dans l'un des composants formé par la résine époxy. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on ajoute à la com poslt- époxy un produit tensio-actif non ionique, notamment à raison de 0,5 kg à 1 kg par m3 de mortier fini. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'avant d'ajouter au sable 1 composition époxy, on mélange, avec ce sable. un adjuvant de synthèse, notamment celui connu sous le nom commercial de "Meltherm". 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'adjuvant de synthèse est introduit à raison d'environ 15 kg d'adjuvant pour 1.000 kg de sable 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que l'adjuvant de synthèse est ajouté au sable sec ou semi-humide, et, qu'avant même d'ajouter l'adjuvant de synthèse, on peut disperser, à sec, dans le sable, un oxyde métallique, notamment à raison de 1 kg pour 1000 kg de sable environ, en vue de la coloration du micromortier. 9. Micromortier préparé selon un procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Conditionnement pour des composants d'un micromortier destiné à être préparé suivant le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend un seau (1), ou analogue, dans le fond duquel se trouve la résine (B) de la composition époxy, résine dans laquelle sont plongées les fibres (2) ; un godet (3), monté à la partie supérieure du seau de manière à le fermer, le fond de ce godet contenant le durcisseur (A) destiné à être versé dans la résine, ce durcisseur étant isolé du volume situé au-dessus du godet par une pellicule étanche (6) ou analogue, tandis que l'adjuvant de synthèse (7) et/ou la poudre colorante (8) éventuels sont disposés dans des sachets respectifs (9, 10), placés dansle volume supérieur du godet, ce dernier ainsi que le seau étant fermés par un couvercle (11).