Brevet FR2583441A1 — publié le 19861219

i 2583441 La présente invention a pour objet la préparation de suspensions de poudres dans un liquide destinées à être injectées dans des matériaux poreux ou fissurés ou dans des sols fins ou très fins en vue notamment de modifier leur consistance. On sait que certains matériaux nécessitent un traitement par injection de coulis de ciment. Il s'agit par exemple de bétons armés poreux ou rongés par des eaux agressives, ou encore de bétons fissurés. Dans de tels cas, la pénétration du coulis de ciment dans la masse d'un tel matériau est limitée à la fois par la granulométrie de la particule unitaire de ciment, et par l'agrégation de ces mêmes particules entre elles. De même, on sait que l'on répartit généralement les alluvions en deux types principaux, à savoir les alluvions grossières et les alluvions fines. Les alluvions grossières peuvent facilement subir des injections de coulis de ciment ou de coulis de bentonite-ciment, (coulis dans lesquels les particules de ciment sont en suspension dans l'eau, la bentonite étant éventuellement ajoutée pour améliorer la stabilité de la suspension). Par contre, de tels coulis ne peuvent être injectés dans les alluvions fines car les pores du sol y sont de taille trop faible pour permettre la pénétration et la circulation des particules de ciments normaux. C'est la raison pour laquelle des injections ne peuvent être effectuées dans de telles alluvions fines que si l'on utilise des solutions à base de silicate ou de silice qui ne contiennent pas de particules en suspension et que l'on gélifie à l'aide d'un réactif. Cette dernière manière de faire peut présenter l'inconvénient de provoquer une certaine pollution du sol, notamment au niveau des nappes phréatiques et de présenter également une mauvaise pérénité du fait que la structure du gel obtenu risque de ne pas être stable dans le temps. Ce phénomène connu sous le nom de synérèse peut être très préjudiciable aux gels obtenus à l'aide des solutions de silicate. Pour les raisons ci-dessus, on a déjà essayé dans le passé d'injecter dans des matériaux poreux ou fissurés ou encore dans des alluvions fines des coulis de ciment en utilisant des ciments broyés très finement, c'està-dire des ciments dont les particules ont une taille inférieure à environ 15 microns alors que dans les ciments normaux les grains ont un diamètre généralement compris entre O et 100 microns. Mais les ciments finement broyés sont d'une obtention difficile et sont d'un prix élevé, par exemple de l'ordre de 20 fois plus que le prix d'un ciment conventionnel. 2 2583441 On a également essayé d'obtenir le ciment voulu à partir d'un ciment conventionnel que l'on transporte pneumatiquement, en le soumettant à un effet de cyclone de manière à séparer les particules les plus fines des particules les plus grosses. Ce procédé n'est pas non plus satisfaisant, car sa mise en oeuvre reste d'un coût élevé et les résultats obtenus sont trop irréguliers pour que les injections obtenues avec un coulis contenant de tels ciments soient fiables. La présente invention concerne un procédé permettant de réaliser un coulis constitué par une suspension dans un liquide de particules telles que particules de ciment, qui soient suffisamment fines pour que ledit coulis puisse être injecté dans des alluvions fines, le diamètre des particules étant inférieur à l'espace intergranulaire du sol dans lequel on effectue l'injection. 1.5 La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un coulis injectable dans des alluvions fines ou dans des matériaux poreux ou fissurés, caractérisé par le fait que l'on mélange à un liquide tel que de l'eau un produit se trouvant sous forme de particules, en présence d'un agent défloculant qui sépare les unes des autres les particules en suspension, que l'on conserve dans un récipient la suspension ainsi défloculée pendant un temps suffisant pour permettre sa sédimentation partielle et que l'on soutire le volume de suspension défloculée qui se trouve dans le récipient au-dessus d'un niveau donné. Conformément à l'invention, on utilise de 0,5 à 5 % en poids d'agent défloculant par rapport au poids des particules en suspension. On comprend qu'en choisissant la hauteur du récipient qui joue le rôle de bac de décantation, ainsi que le temps de décantation et le niveau à partir duquel on soutire la suspension, on peut déterminer le diamètre maximum des particules contenues dans la suspension vidangée qui est fonction de la géométrie des vides à injecter. Conformément à l'invention, la suspension ainsi obtenue est utilisée pour réaliser un coulis injectable dans les alluvions fines ou dans des matériaux fissurés ou poreux. La partie inférieure restante de la suspension peut être utilisée à d'autres fins ou peut être abandonnée. Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, la matière solide se présentant sous forme de particules est constituée par du ciment et le liquide servant à constituer la suspension est constitué par de l'eau. Conformément à l'invention, on peut également utiliser à la place du ciment, de la fumée de silice et du carbonate de calcium broyé, qui sont traités conformément à l'invention de manière séparée, pour être ensuite 3 2583441 mélangés juste avant l'injection ou pour être injectés séparément dans le milieu à traiter afin qu'ils fassent prise in situ au contact l'un de l'autre. Conformément à l'invention, il est également possible d'utiliser comme liquide de suspension une solution de silicate ou une liqueur de silice ou encore tout autre liquide susceptible de réagir après l'injection avec le produit solide se trouvant sous forme de particules. Le défloculant que l'on ajoute à la suspension de particules solides peut être constitué par exemple par des résines mélamines, des naphtalènes sulfonates du polyphosphate de sodium, de l'alkylnaphtalène sulfonate de sodium, de l'alkylsulfonate de sodium ou du polyacrylate d'ammonium. La présente invention a également pour objet les suspensions de produits solides sous forme de particules obtenues par le procédé qui vient d'être décrit. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et-sans aucun caractère limitatif plusieurs modes de mise en oeuvre selon les exemples suivants: Exemple 1 Pour réaliser un coulis constitué par une suspension aqueuse de ciment destinée à être injectée dans un sable fin dont les diamètres des particules sont compris entre O et 0,3 mm, on procède de la manière suivante: On disperse 500 kg de ciment CLK 45 dans 830 litres d'eau contenus dans un malaxeur à haute turbulence. Le malaxage est poursuivi pendant environ 3 minutes après quoi on ajoute entre 2,5 et 7,5 kg d'une résine mélamine qui joue le rôle de défloculant et on poursuit l'agitation pendant environ 2 minutes. On place le mélange ainsi préparé dans une cuve de 2 mètres carrés de section qui est munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm au dessous de la surface du liquide que l'on laisse sédimenter pendant 1 heure. On ouvre ensuite le robinet de vidange et on récupère 500 litres de coulis qui contiennent entre 30 et 35 % des 500 Kg de ciment initialement utilisés. Les particules de ciment contenues dans ce coulis ont une dimension comprise entre O et 10 microns alors que dans le ciment utilisé initialement, les dimensions des particules étaient comprises entre O et 100 microns. Le coulis ainsi obtenu est stocké dans un bac muni d'agitateurs. Il peut être alors injecté par des procédés classiques, dans un sol constitué par un sable dont la granulométrie est comprise entre O et 0,3 mm. 4 2583441 Dans une variante du procédé, on limite le temps de sédimentation i minutes et on soutire alors 500 litres de coulis contenant entre 50 el Z du poids initial de ciment avec des tailles de particules comprisee entre O et 15 microns. Exemple 2 Pour réaliser une suspension aqueuse de silice destinée à êtri injectée dans un sol fin dont la granulométrie est comprise entre O et 0,3 mm, on disperse 300 kg de poudre de silice ayant une granulométrie de O microns dans 1 mètre cube d'eau contenu dans un malaxeur à haute turbulence. Le mélange est malaxé pendant environ 3 minutes, puis on ajoute à 9 kg de défloculant constitué par exemple par du naphtalène sulfonate. La solution est placée ensuite dans une cuve de 2 mètres carrés dg surface munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm de la surface du liquide Après un temps de sédimentation de 3 heures, on soutire 1l suspension qui est située au dessus du robinet. Alors que la suspension initiale a une densité de 1,147, 1l suspension soutirée a une densité comprise entre 1,120 et 1,125. Elle peul être facilement injectée dans le sol fin tel que celui de l'exemple 1 et le rend étanche. A titre de comparaison, il est impossible d'injecter la suspension initiale, car elle s'autofiltre. Au contraire, la suspension obtenue selon l'invention s'injecte très facilement et sous faible pression. Les pores du terrain sont alors obstrués par la poudre de silice et le sol devient étanche. Exemple 3 Pour réaliser une injection d'un mélange en suspension de poudre de silice et de poudre de carbonate de calcium dans un sol fin, on opère commrne suit: On prépare tout d'abord une suspension de poudre de silice comme décrit à l'exemple 2. Par ailleurs, on place ensuite dans un malaxeur à haute turbulence 300 kg de poudre de marbre broyé (CaCo3) en suspension dans 1000 litres d'eau. On ajoute 6 kg de naphtalène agissant comme défloeulant et on laisse sédimenter pendant environ 3/4 d'heure à 1 heure, puis on soutire les cm de suspension qui sont en dessous du niveau de la surface initiale. La granulométrie du carbonate de calcium initialement utilisé est comprise entre O et 50 microns et la densité initiale de la suspension est de 1,16.à 1,18. Dans la suspension obtenue conformément à l'invention, la granulométrie du carbonate de calcium est comprise entre 0 et 20 microns, la densité est d'environ 1,14 à 1,16. On mélange les deux suspensions qui ont été obtenues comme indiqué cidessus, par volumes égaux et on injecte ce mélange dans un terrain constitué par du sable fin dont la granulomètrie est comprise entre 0 et 0,3 mm. On obtient de cette manière un sable étanche et résistant. Dans une variante, les deux suspensions peuvent être injectées successivement dans 16 sol. Exemple 4 Pour réaliser une suspension de poudre de carbonate de calcium dans une solution de silice ou de silicate de soude qui est injectable dans un sol fin, on opère comme suit: On prépare tout d'abord une suspension de carbonate de calcium comme décrit à l'exemple 3 ci-dessus, puis on mélange cette suspension avec une solution de silicate de soude ou de liqueur de silice Contenant 10 à 25 % en poids de silice SiO2 à raison de un volume de la suspension de carbonate de calcium pour un 0,5 à 1,5 volume de silicate ou de liqueur de silice. On injecte le mélange ainsi obtenu dans un sol constitué par des particules comprises entre 0 et 0,3 mm et on obtient un sol étanche et résistant. Il est bien évident que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toute modification désirable sans pour cela sortir du cadre de l'invention. 6 2583441 REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'un coulis injectable dans des matériaux poreux ou fissurés ou dans des alluvions fines, caractérisé par lE fait que l'on mélange à un liquide tel que de l'eau, un produit se trouvant sous forme de particules, en présence d'un agent défloculant qui sépare lee unes des autres les particules en suspension; que l'on conserve dans un récipient la suspension ainsi défloculée pendant un temps suffisant poux permettre sa sédimentation partielle; et que l'on soutire le volume de suspension défloculée qui se trouve dans le récipient au-dessus d'un niveau donné. 2 - Procédé selon la revendication l caractérisé par le fait que le produit se trouvant sous forme de particules est constitué par du ciment, de la poudre de silice, ou de la poudre de carbonate de calcium. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le liquide est constitué par de l'eau, une solution de silice, ou une solution de silicate de soude. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'agent défloculant est constitué par de la résine mélamine, du naphtalène sulfonate de sodium, du polyphosphate de sodium, de l'alkylnaphtalène sulfonate de sodium, de l'alkylsulfonate de sodium ou du polyacrylate d'ammonium. - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que l'on utilise l'agent défloculant à raison de 0,5 % à 5 % en poids par rapport au produit se trouvant sous forme de particules. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on détermine le temps de sédimentation et la hauteur de la suspension qui est soutirée pour obtenir des dimensions de particules inférieures à 15 microns et de préférence inférieures à 10 microns. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on prépare séparément deux suspensions telles qu'une suspension de poudre de silice et une suspension de poudre de carbonate de calcium qui sont mélangées entre elles avant leur injection dans le sol. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait que l'on prépare séparément deux suspensions telles qu'une suspension de poudre de silice et une suspension par exemple de poudre de carbonate de calcium qui sont injectées suscessivement dans le sol. 9 - Suspensions destinées à être injectées dans les sols fins, ou dans des matériaux poreux ou fissurés, caractérisées par le fait qu'elles 7 2583441 sont obtenues dans le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.