Brevet FR2642747A1 — publié le 19900810

PROCEDE DE CONSTITUTION DE MATERIAUX DE CONSTRUCTION A PARTIR DE CENDRES. La présente invention a pour objet la constitution de matériaux pour la construction à base de cendres volantes en provenance de centrales thermiques, utilisant différents combustibles (lignites calcaires, charbons bitumineux, houille) utilisés seuls ou en com-. binai son. La spécificité de ces cendres est caractérisée par le fait qu'elles comportent une proportion importante (de 30 à 70ou) d'oxydes de calcium (CaO) associée à du sulfate de calcium (CaS04), du sulfite de calcium (CaS03, 1/2H2G), du sulfure de magnésium (MgS), des alumino-s.licates mixtes de calcium hydratés ou des sulfates de fer hydratés, et, en particulier les compositions comportant un taux de sulfite compris entre 3 et 2O %. inexploitées en l'état, ou utilisées en combinaison avec du ciment Portland artificiel, ces cendres, après hydratation, donnent naissance à des espèces cristallines gonflantes qui amènent rapidement la destruction des produits élaborés. La présente invention a donc pour objet de définir les conditions d'un procédé ou d'une technologie permettant une transformation physico-chimique de ces produits, considérés en l'état actuel comme des résidus inexploitables, en des compositions aptes à être utilisées dans des matériaux de construction répondant à des caractéristiques spécifiques. Ce procédé est caractérisé en ce qu'il permet t) par un traitement hydrothermal de ces cendres à faible température (de préférence 120 à 1500C) et sous faible pression (de préférence comprise entre 2,5 et 5 bars), d'éliminer tous les agents gonflants et de transformer l'oxyde de calcium en chaux éteinte [Ca (OH)2] stable d'un point de vue dimensionnel. II est alors possible de mélanger ces cendres re-traitées avec du ciment Portland artificiel, une pouzzolane naturelle ou artificielle (roche volcanique, argile calciné, laitier de haut fourneau, fumée de silice) ou une combinaison des deux. Aucun gonflement n'est noté après conservation de ces liants dans l'eau jus-qutà des échéances supérieures à trois mois ; les performances mécaniques obtenues pour des mélanges comportant 70 % de ciment et 30 % de cendres re-traitées atteignent 65 % de celies du ciment e préférence dès l'age de sept jours. 2) Par un traitement hydrothermal des cendres de départ en présence de silice finement broyée dans différentes proportions (de 50 à 706), de provcquer une réaction silico-calcaire conduisant à la formaticn d'hydrates stables (type tobermorite). Aucun gonflement des matériaux élaborés n'est perceptible après un traitement de 24 heures à l'autoclave. Par exemple, les résistances mécaniques obtenues aires un passage de 24 heures en autoclave à 1300C sous pression de 2,85 bars sont Mélange Résistance en Résistance en traction (%) compression par flexion Cendres Silice (bars) (bars) 50 50 40 10 à I5 40 60 50 15 à 20 30 70 70 20 à 40 L'invention a donc pour objet un procédé de constitution d'un matériau de construction à base de cendres dort l'hydratation donne naissance à des espèces cristallines gonflantes, caractérisé par le fait que l'on soumet les cendres à un traitement thermique en milieu humide à une température comprise entre 100 et 200au pendant un temps suffisant pour éliminer tous les agents gonflants et transformer la chaux vive en chaux éteinte. Dans une première variante, les cendres traitées thermiquement sont mélangees après traitement à du citent et/ou à un liant pour constituer le matériau de ccstruction final. Dans une deuxième variante, le traitement thermique est réalisé en présence de silice finement broyée eton obtient le matériau de construction final à l'issue du traitement thermique. Les densités apparentes de ces produits sort comprises entre 7,30 et 1,45 et les densités vraies entre 2,30 et 2,35 ; la porosité totale accessible au mercure sous une pression d'intrusion de 2000 bars est comprise entre 35 et 45 %. La reprise d'eau après immersion complète perdant 24 ou 96 heures est de l'ordre de 20%. Ces performances sont susceptibles d'amélioration par ajout de chaux éteinte (de 15 à 30%) lors de la réaction hydrothermale en présence de silice. De même, le traitement hydrothermal des cerises en absence de silice peut se faire en présence de fumée de silice, d'argile ou de laitier de haut four neau afin de générer des hydrates compatibles avec le ciment Portland artificiel. Ces cendres ainsi re-traitées sont susceptibles d'être utilisées industriellement dans de nombreuses appications du Batiment et des Travaux Publics, et, en particulier : 1) en tant que charge par adjonction au béton sous forme de produits purs re-traités 2) en tant que matériau à usage de parois, cloisons, blocs et briques de toutes dimensions, par combinaison de produits re-traités en adjonction au ciment par autoclavage en présence de silice 3) en tant que produit re-traité pour un usage en adjuvant routier. EXEMPLES 1) Utilisation du produit en combinaison avec de la silice Le poids d'eau est de 15 à 20% du total (poids sec résidu + silice) et ton autoclave à 100 bars. 2) Association au ciment Le résidu est autoclavé en poudre sans adjonction d'eau et mélangé ensuite au ciment à sec pour former un pré-mé2nge ; ce pré-mélange constitue un poids sec auquel est adItionne 30 à 35% en poids d'eau. REVENDICATIONS 1 - Procédé de constitution d'un matériau de construction à base de cendres dont l'hydratation donne naissance à des espèces cristallines gonflantes, caractérisé par le fait que l'on soumet les cendres à un traitement thermique en milieu humide à une température comprise entre 100 et 200tu pendant un temps suffisant pour éliminer tous les agents gonflants et transformer la chaux vive en chaux éteinte. 2 - Procédé selon la revendication 1, carac tés sué par le fait que les cendres traitées thermique met sont mélangées après traitement à du ciment et/ou a us liant pour constituer le matériau de construction final 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le traitement thermique est réalisé en présence de silice finement broyé et que l'on obtient le matériau de construction final à l'issue du traitement thermique.