Brevet FR2594053A1 — publié le 19870814

L'invention concerne un procédé pour l'application d'une couche de béton projeté sur une surface à bétonner, un mélange de béton pompable et projetable étant préparé à partir de ciment, de charges, de granulats, éventuellement d'additifs, et d'eau, un flux massique prédéterminé du mélange de béton projeté étant amené, à l'aide d'une pompe à béton, par une conduite de refoulement, vers une unité de projection équipée d'un système d'entrée d'air propulseur pour de l'air propulseur sous une pression de refoulement de plusieurs bars, et le mélange de béton étantprojeté avec l'air propulseur. L'invention concerne également une unité de projection pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Le terme de charges désigne des charges à grains fins, en par- ticulier des cendres volantes. En ce qui concerne les addi- tifs, il peut s'agir, par exemple, d'accélérateurs ou de retardateurs de prise. Mais il est également possible d'uti- liser des composantes de résines synthétiques. On entend par pression de refoulement la pression statique de l'air propulseur fourni par une source d'air comprimé adéquate, à l'entrée du système d'alimentation en air propulseur. Les mesures de ce genre bien connues dans la pratique ont fait leurs preuves, mais le temps de prise de consistance est relativement long. Le mélange de béton projeté pompable et projetable contient de l'eau excédentaire qui n'est pas consommée lors de l'hydratation. Elle prolonge d'une manière gênante le temps de prise de consistance. Cela compromet l'épaisseur lors d'un processus de projection et, au total, la couche de béton projeté applicable. Afin de réduire le temps de prise de consistance, il est connu d'ajouter au mélange de béton projeté du verre soluble. Cette opération s'effectue lors de la préparation du mélange de béton pro- jeté pompable et projetable. Or, le verre soluble est un additif pour béton qui intervient de manière gênante dans le processus chimique de durcissement. Etant donné que le verre soluble augmente la valeur pH du béton frais au-delà de la valeur normale de pH = 12,6, des réactions de silicate alcalin non désirées peuvent être responsables de ce que la résistance du béton durci en fonction du temps présente parfois une tendance vers le bas. Par ailleurs, il est connu (brevet anglais no 2.020. 722) d'ajouter à un mélange de béton projeté de la poussière de silice. On entend par poussière de silice de l'acide silicique amorphe ou colloïdal qui est réalisé en tant qu'acide silicique de précipitation ou par hydrolyse à haute température. Dans le cadre des mesures bien connues, un mélange coulant est préparé tout d'abord à partir de ciment, éventuellement de charges à grains fins et d'eau, auquel sont ajoutés plus tard les granulats secs. Dans le mélange coulant est introduite la poussière de silice dont la surface interne n'est pas spé- cifiée dans le cadre des mesures bien connues. Ainsi, à l'intérieur du mélange coulant, la poussière de silice entre très tôt en contact avec l'eau, à savoir assez longtemps avant le processus de projection. Dans ce procédé, la poudre de silice ne contribue pas de manière sensible à la réduc- tion du temps de prise de consistance, mais elle conduit à une augmentation de la résistance du béton projeté durci. La poudre de silice réagit probablement avec l'hydroxyde de calcium du ciment avec formation d'hydrates de silicate de calcium. Cela entraîne une structure cristalline apparentée aux phases de clinker du ciment et explique les augmentations de la résistance. La présente invention a pour objet de réduire, pour le procédé du genre précité, le temps de prise de consis- tance, à savoir sans intervention gênante dans le processus chimique de la prise. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que l'air propulseur est chargé de poussière de silice qui présente une surface interne d'au moins 25 m2/g et que l'air propulseur introduit la poussière de silice dans le flux massique du mélange de béton projeté dans des quantités telles que le béton projeté appliqué subit immédiatement après l'application une augmentation spontanée de la tempé- rature de quelques degrés Kelvin. Etant donné que la poudre de silice est introduite avec l'air propulseur dans le mélange de béton projeté, l'intégration se fait immédiatement avant et pendant la projection. Dans le cas du procédé selon l'invention, la poudre de silice absorbe spontanément l'eau excédentaire contenue dans le mélange de béton projeté pompable et coulant, à savoir pratiquement au moment même o le mélange de béton projeté entre en contact avec la surface à enduire. I1 va se soi qu'il faut procéder à un mélange suffisamment intime. On peut penser que l'acide silicique ajouté sous forme de poudre de silice représente, avec la grandeur extramement faible de ses particules, des germes de cristallisation pour le ciment. Ces germes de cris- tallisation accélèrent la prise de consistance et la forma- tion d'hydrates de silicate de calcium. La réaction chimique (durcissement du béton) provoquée par l'effet physique (germes de cristallisation) conduit à une augmentation de la température qui se produit spontanément. La température peut être déterminée facilement de manière expérimentale pour un mélange de béton projeté donné, Selon l'invention, l'augmen- tation spontanée de la température est déterminée pour per- mettre un dosage effieace de la quantité de poudre de silice de façon à obtenir une réduction notable du temps de prise de consistance et donc à pouvoir réaliser des épaisseurs de couche beaucoup plus grandes. Par ailleurs, comme il a déjà été dit, la poudre de silice contribue à long terme à une augmentation de la résistance du béton projeté durci. De préférence, la poussière de silice est introduite dans le flux massique du mélange de béton projeté dans une quantité telle que l'augmentation spontanée de la température se situe entre 5 et 10 degrés Kelvin. Pour des mélanges de béton projeté habituels, cela conduit à ce que, rapporté à la teneur en ciment, 2 à 6% en poids, et de préférence environ 4% en poids de poudre de silice sont introduits avec l'air propulseur dans le flux massique du mélange de béton. Cela se situe dans le cadre des valeurs de recalescence indiquées. Dans un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, l'air propulseur soumis à la pression de refoulement est chargé de la poussière de silice, ce qui évite la forma- tion de flocons et de conglomérats de poudre de silice. En détail, il existe diverses possibilités pour la réalisation ultérieure du procédé selon l'invention. Dans tous les cas, la surface interne doit absorber l'eau spon- tanément dans des proportions suffisantes. Pour qu'il en soit ainsi, une surface interne d'au moins 25 m2/g est nécessaire. Autant que possible, la surface interne doit être plus grande. Un mode de réalisation préféré de l'inven- tion est caractérisé par le fait que l'air propulseur est chargé d'une poussière de silice dont la surface interne se situe entre 200 et 300 m2/g. Mais il est également possible de travailler avec une surface interne de 700 m /g et plus. Plus la surface interne est grande, plus la quantité ajoutée peut être faible. Dans le cadre de l'invention, il est pré- vu d'ajouter à la poussière de silice, avant ou pendant l'injection dans l'air propulseur, un accélérateur de prise à grains fins, par exemple il est possible d'ajouter à la poussière de silice 25 à 40% en poids d'un accélérateur de prise, l'ensemble du mélange étant considéré comme étant égal à 100% en poids. Dans le cadre de l'invention, tous les mélanges cou- rants de béton projeté peuvent être utilisés, et notamment également ceux qui contiennent une composante de résine synthétique. De bons résultats ont été obtenus avec un mé- lange de béton projeté contenant environ 300 kg/m3 de ciment, 80 kg/m3 de cendres volantes, 1600 kg/m3 de granulats de la courbe granulométrique B /C8 et 200 kg/m3 d'eau. En ce qui 8 8 concerne le ciment, il convient d'utiliser du ciment Portland F. L'invention a également pour objet une unité de pro- jection pour la mise en oeuvre du procédé décrit. La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure unique représente une coupe longitudinale d'une unité de projection selon l'invention. La figure montre un tuyau de guidage droit 1 pour l'air propulseur chargé de la poussière de silice et un tuyau d'alimentation 3 pour le mélange de béton projeté préparé préalablement et amené à l'aide de la pompe à béton, lequel est engagé dans le tuyau de guidage droit 1 dans la direction de projection indiquée par la flèche 2 mais en oblique. Toutefois, l'unité de projection peut également être montée différemment de telle façon que le tuyau de guidage droit 1 est utilisé pour le guidage du mélange de béton projeté, alors que le tuyau d'alimentation 3 engagé en biais sert à l'air propulseur chargé de la poussière de si- lice. Dans l'exemple de réalisation et selon un mode de réa- lisation préféré de l'invention, un tuyau flexible 4 pouvant être manipulé par un opérateur, lors de l'application du bé- ton projeté, est raccordé au tuyau de guidage droit 1. I1 sert en même temps de lance ou de flexible de tourbillonne- ment 4. De même, il est possible de travailler avec un tuyau de tourbillonnement. En ce qui concerne le tuyau de refoulement du béton, le tuyau de guidage droit 1 peut éga- lement être réalisé sous forme de tuyère et muni, à cet effet, d'un rétrécissement dans lequel la pression statique se transforme en énergie cinétique. L'unité de projection représentée est conçue pour une pression de refoulement de l'air propulseur de plus de 5 bars, de préférence de 8 bars environ. Pour cela, le tuyau de guidage 1 ainsi que le tuyau d'alimentation 3 présentent un diamètre intérieur D d'envi- ron 50 mm. L'angle d'introduction a est d'environ 30 . REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'application d'une couche de béton projeté sur une surface à bétonner, un mélange de béton pompable et projetable étant préparé à partir de ci- ment, de charges, de granulats, éventuellement d'additifs, et d'eau, un flux massique prédéterminé du mélange de béton projeté étant amené, à l'aide d'une pompe à béton, par une conduite de refoulement, vers une unité de projection équi- pée d'un système d'entrée d'air propulseur pour de l'air propulseur sous une pression de refoulement de plusieurs bars, et le mélange de béton projeté étant projeté avec l'air propulseur, caractérisé par le fait que l'air propul- seur est chargé de poussière de silice qui présente une surface interne d'au moins 25 m /g, et que la poussière de silice est intégrée avec l'air propulseur dans le flux mas- sique du mélange de béton projeté dans des quantités telles que le béton projeté répandu subit, immédiatement après sa mise en place, une augmentation spontanée de la température de quelques degrés Kelvin. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la poussière de silice est introduite dans le flux massique du mélange de béton projeté dans une quan- tité telle que l'augmentation spontanée de la température se situe entre 5 et 10 degrés Kelvin. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, rapporté à la quantité de ci- ment, 2 à 6% en poids de la poussière de silice sont inté- grés avec l'air propulseur au flux massique du mélange de béton projeté. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, rapporté à la quantité de ci- ment, environ 4% en poids de poussière de silice sont inté- grés au flux massique du mélange de béton projeté. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que l'air propulseur sous la pression de refoulement est chargé de poussière de silice. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'air propulseur est chargé d'une poussière de silice qui présente une surface interne comprise entre 200 et 300 m2/g. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, avant ou pendant l'in- troduction dans l'air propulseur, la poussière de silice est mélangée avec un accélérateur de prise à grains fins. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que 25 à 40% en poids de l'accélérateur de prise sont ajoutés à la poussière de silice, le mélange représen- tant 100% en poids. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le mélange de béton projeté mis en oeuvre comprend environ 300 kg/m3 de ciment, 80 kg/m3 de cendres volantes, 1600 kg/m3 de granulats de la courbe granulométrique B8/C8, kg/m3 d'eau. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le ciment mis en oeuvre est du Portland 45 F. 11. Unité de projection équipée d'un système d'en- trée d'air propulseur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractéri- sée par le fait qu'elle comprend un tuyau de guidage droit (1) pour l'air propulseur chargé de poussière de silice et au moins un tuyau d'alimentation (3) pour le mélange de bé- ton projeté engagé dans le tuyau de guidage droit (1) dans le sens de la projection, mais en oblique. 12. Unité de projection équipée d'un système d'en- trée d'air propulseur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications i à 10, caractéri- sée par le fait qu'elle comprend un tuyau de guidage droit (1) pour le mélange de béton projeté et au moins un tuyau d'alimentation (3) pour l'air propulseur chargé de la pous- sière de silice engagé dans le tuyau de guidage droit dans le sens de la projection, mais en oblique. 13. Unité de projection selon l'une des revendiea- tions 11 ou 12, caractérisée par le fait qu'une lance de tourbillonnement (4) est raccordée au tuyau de guidage droit (1). 14. Unité de projection selon l'une des revendica- tions 11 ou 12, caractérisée par le fait qu'un tuyau flexi- ble (4) est raccordé au tuyau de guidage droit (1). 15. Unité de projection selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, dans la version dimensionnée pour une pression de refoulement de l'air propulseur supérieure à 5 bars, de préférence d'environ 8 bars, caractérisée par le fait que le tuyau de guidage (1) ainsi que le tuyau d'alimentation (3) présentent un diamètre intérieur (D) d'environ 50 mm et un angle de jonction (a) d'environ 30 .