Brevet FR2659959A1 — publié le 19910927

i La présente invention concerne un procédé de projection de béton et notamment l'utilisation de silice microscopique dans les procédés de projection par voie sèche. Dans un procédé de projection par voie sèche de béton, tous les composants d'un mélange de béton exceptés l'eau et des additifs additionnels qui sont dissous dans l'eau, sont mélangés tandis que l'introduction par voie sèche a lieu par voie pneumatique dans une buse de projection o le mélange anhydre est mélangé à de l'eau et projeté subséquemment sur un substrat. L'un des inconvénients de ce procédé de projection par voie sèche réside dans le degré inacceptable de perte par rebond du mélange de béton à partir du substrat et on a proposé de réduire cette perte de rebond en ajoutant de la silice microscopique au mélange anhydre Si cette matière est ajoutée sous forme de poudre, la réduction dans le rebond est inférieure à celle susceptible d'être obtenue lorsqu'on utilise une suspension aqueuse de silice microscopique. Cependant l'utilisation de la poudre de cette façon amène comme inconvénient l'augmentation de la formation de poussière et les difficultés de traitement rencontrées avec les poudres finement dispersées. Si d'un autre côté, on utilise de la silice microscopique sous la forme d'une suspension aqueuse, elle ne peut pas être mélangée au mélange anhydre mais doit être ajoutée à l'eau de mélange ou être introduite à la buse par sa propre canalisation Cependant, de façon surprenante, la formation de poussière dans un tel procédé n'est pas réduite. Par conséquent, il existe un besoin d'un produit qui permette la réduction des pertes de rebond tout en évitant les inconvénients précités. On a maintenant trouvé qu'une poudre de silice microscopique qui est traitée au préalable avec certains liquides satisfait à ces exigences et que cette poudre de silice microscopique qui a été traitée au préalable avec une solution aqueuse d'accélérateurs de durcissement ou d'autres additifs présente d'autres avantages. La présente invention propose donc un procédé pour améliorer les propriétés de rebond de béton projeté comprenant l'incorporation dans celui-ci d'une poudre de silice microscopique qui a été traitée au préalable à raison de 2 à % de son poids avec un liquide choisi parmi l'eau, une alcanolamine, un polyol et une solution aqueuse d'au moins un matériau choisi parmi un additif du béton, une alcanolamine, un polyol et un composé cellulosique soluble à l'eau. Bien que la présente invention puisse être mise en oeuvre avec un procédé de projection par voie humide, l'utilisation avec un procédé de projection par voie sèche donne des résultats particulièrement bons. La présente invention a donc également pour objet un procédé de projection par voie sèche pour appliquer du béton sur un substrat consistant à mélanger des composants anhydres de béton, à introduire le mélange ainsi formé dans une buse o il est mélangé à de l'eau projeté à partir de la buse sur un substrat, le béton renfermant de la poudre de silice microscopique anhydre qui a été traitée au préalable à raison de 2 à 25 % de son poids avec un liquide comme décrit ci- dessus. La présente invention se rapporte en outre à un mélange en poudre destiné à être utilisé dans les mélanges de béton qui sont appliqués par projection notamment par projection par voie sèche comprenant de la silice microscopique qui a été traitée avec un liquide comme décrit plus haut. La silice microscopique est, de préférence, incorporée dans un mélange anhydre comprenant du ciment, un agrégat et d'autres matières mélangées et ce mélange est mélangé à de l'eau par n'importe quel procédé connu dans la buse de projection et est projeté Dans ce procédé de projection par voie sèche, on obtient une réduction du rebond qui est au moins aussi bonne que celle obtenue lorsqu'on utilise une suspension aqueuse de silice microscopique mais il n'y a pas une formation accrue de poussière En outre, la silice microscopique qui est traitée au préalable de la façon décrite ci-dessus est une poudre susceptible d'être versée, qui est facile à manipuler et simple à doser Si une solution aqueuse d'additifs (par exemple d'accélérateurs de durcissement) est utilisée pour le traitement préalable, on produit une poudre de silice microscopique qui peut être ajoutée au mélange anhydre comme combinaison de matériaux actifs et ceci permet d'avoir un dosage exact et économique de ces matériaux actifs. La silice microscopique telle qu'elle est utilisée dans le procédé précité est une poudre amorphe divisée de façon extrêmement fine comprenant au moins 90 % en poids de dioxyde de silicium Les particules sont des globules ayant un diamètre d'environ 0,1 à 0,2 micron et une surface spécifique d'environ 15 à 30 m 2/g Cette silice microscopique est un sous produit dans la production de silicium ou de ferro-silicium. A titre de variante, on peut également utiliser du dioxyde de silicium pur et ce dernier est produit synthétiquement (précipitation de l'acide silicique) Ceci permet d'avoir un degré de finesse très élevé (jusqu'à 200 m 2/g). D'autres matières finement divisées, du type pouzzolane peuvent être mélangées à la poudre de silice microscopique de la présente invention Les exemples de telles matières sont la cendre volante, la cendre de schiste, du laitier de haut fourneau broyé, etc Un tel mélange renferme au moins 50 % de silice microscopique afin d'obtenir la réduction désirée dans le rebond On préfère que la silice microscopique pure soit utilisée seule. Pour le traitement préalable la silice microscopique est mélangée à raison de 2 à 25 % en poids avec un liquide choisi parmi le groupe mentionné plus haut Le vocable "liquide" englobe non seulement les liquides individuels mais aussi les mélanges de deux ou plusieurs de ces liquides Dans le cas de ces liquides qui sont des solutions aqueuses de matières, deux ou plusieurs des matières spécifiées peuvent être dissoutes Le traitement préalable est mis en oeuvre, de préférence, par projection et la poudre projetée est ensuite agitée dans un malaxeur jusqu'à obtention d'une poudre uniformément humidifiée Les liquides préférés sont l'eau et les solutions aqueuses d'additifs du béton D'autres substances qui se sont révélées être particulièrement utiles sont la glycérine et les solutions aqueuses de glycérine, les polyéthylèneglycols, la triéthanolamine, la méthylcellulose et l'hydroxyéthylcellulose. Les additifs du béton qui sont utilisés dans les solutions aqueuses précitées sont celles qui sont habituellement utilisées dans les mélanges de béton qui sont appliqués par projection, par exemple, les agents d'entraînement à l'air, les stabilisants, les agents réducteurs à l'eau et en particulier les accélérateurs de durcissement Un additif préféré est un mélange d'aluminate de sodium et de potassium et de carbonate de potassium qui est également connu comme étant un accélérateur de durcissement pour la projection de mélanges de béton et qui sont également utilisés sous la forme d'une solution aqueuse Dans une composition préférée, un mélange comprend de 50 à 70 parties de silice microscopique, de 8 à 12 parties de carbonate de potassium et de 22 à 38 parties d'aluminate de sodium ou d'aluminate de potassium pour 100 parties de mélange solide. L'utilisation d'une solution aqueuse d'un tel accélérateur dans le procédé de la présente invention entraîne des avantages pratiques considérables lorsqu'on utilise un procédé de projection par voie sèche Dans ce cas, la technique antérieure nécessitait l'introduction d'une solution d'accélérateurs dans la buse de projection et la combinaison du mélange anhydre au moyen d'une canalisation séparée Le dosage optimal est alors difficile dans ce cas et ceci conduit souvent à un surdosage avec une résistance finale moindre du béton projeté Cependant, si cette solution aqueuse est utilisée selon la présente invention par traitement préalable avec la silice microscopique, on peut incorporer la quantité appropriée d'accélérateur de durcissement dans le mélange anhydre et les inconvénients précités sont évités. La silice microscopique et la solution d'accélérateurs de durcissement peuvent être mélangées selon n'importe quelle quantité tant que la teneur en eau de la silice microscopique ainsi traitée est supérieure à 25 % en poids Si on utilise des quantités d'eau plus importantes, on obtient une suspension aqueuse de silice microscopique et on n'a plus les avantages de la présente invention Ainsi, il est avantageux de mélanger ces quantités de silice microscopique et de solution aqueuse qui sont normalement utilisées dans le mélange de béton Les effets bénéfiques de la présente invention sont obtenus par l'utilisation de 3 à 20 %, de préférence de 5 à 15 % en poids du ciment de silice microscopique et de 3 à 8 %, de préférence, de 4 à 8 % en poids du ciment de l'accélérateur de durcissement. Lorsqu'on mélange la silice microscopique avec une solution aqueuse d'accélérateurs de durcissement, il est préférable de mélanger tout d'abord la silice microscopique au carbonate de potassium et d'enrober ensuite ce mélange avec une solution aqueuse d'aluminate de sodium ou d'aluminate de potassium. Cependant, la silice microscopique ou l'acide silicique précipité ou leurs mélanges avec de la cendre volante et des matières analogues peuvent également être mélangés au préalable avec un mélange anhydre de substances d'accélération (soude, carbonate de potassium et/ou d'autres hydroxydes alcalins, hydroxyde de calcium et aluminate de sodium) et ce mélange en poudre peut être traité avec un liquide. Divers avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront des exemples non limitatifs ci-après o toutes les parties sont exprimées en poids et les températures en C. EXEMPLE 1 On mélange au préalable 57 parties de silice microscopique dans un malaxeur à poudre avec 11,9 parties de soude, 9,9 parties d'aluminate de sodium et 2,6 parties d'hydroxyde de calcium et on enrobe avec 18,6 parties d'une solution aqueuse de 0,5 partie d'hydroxyéthylcellulose dans 99,5 parties d'eau. EXEMPLE 2 On mélange au préalable 55 parties de silice microscopique dans un malaxeur à poudre avec 11,4 parties de soude, 9,5 parties d'aluminate de sodium et 2,5 parties d'hydroxyde de calcium et on enrobe avec 21,6 parties de glycérine. EXEMPLE 3 On ajoute 8,33 parties d'eau à 50 parties de silice microscopique (densité apparente 0,25 kg/dm 3) dans un malaxeur à fluidisation muni de buses de projection à ailette Le produit résultant est un solide granulaire de densité apparente de 0,56 kg/dm 3 EXEMPLE 4 On répète l'exemple 3 avec 50 parties de silice microscopique (densité apparente 0,307 kg/dm 3) et 8 parties d'eau Le solide granulaire résultant a une densité apparente de 0,553 kg/dm 3. EXEMPLE 5 On répète trois fois l'exemple 4 avec 0,5 partie d'une des substances suivantes qui est ajoutée chaque fois à de l'eau: (a) hexylène glycol, (b) diéthylène glycol (c) glycérine. EXEMPLE 6 On répète l'exemple 4 en remplaçant les 8 parties d'eau par 8 parties d'une solution de 0,5 partie d'hydroxy- éthylcellulose dans 99,5 parties d'eau. EXEMPLE 7 on mélange 50 parties de silice microscopique à 25 parties de soude, 5 parties d'hydroxyde de potassium et 20 parties d'aluminate de sodium Ce mélange est granulé avec 8 parties d'eau comme décrit dans l'exemple 3. EXEMPLE 8 On mélange 50 parties de silice microscopique à 8 parties d'eau comme décrit à l'exemple 3 Le solide granulaire résultant est ensuite mélangé à 25 parties de soude, 5 parties d'hydroxyde de calcium et 20 parties d'aluminate de sodium. EXEMPLE 9 On répète l'exemple 8 en substituant les quantités ci- après de celles de cet exemple: silice microscopique 50 eau 6,5 soude 12, 5 hydroxyde de calcium 2,5 aluminate de sodium 10 EXEMPLE 10 On répète l'exemple 9 en ajoutant 0,5 partie de glycérine à l'eau avant la granulation. EXEMPLE 11 On granule 50 parties de silice microscopique avec 8 parties d'une solution aqueuse à 45 % en poids d'aluminate de sodium selon le procédé de l'exemple 3. EXEMPLE 12 On répète l'exemple 11 en remplaçant la solution d'aluminate de sodium de l'exemple Il par 8 parties d'une solution aqueuse à 45 % d'aluminate de potassium. EXEMPLE 13 On répète l'exemple 11 en remplaçant la solution d'aluminate de sodium de cet exemple par 15 parties d'une solution aqueuse ayant la composition globale ci-après 45 parties d'aluminate de potassium, 15 parties de carbonate de potassium et 40 parties d'eau. EXEMPLE 14 On prépare un béton à mélange à sec selon l'invention à un béton à mélange à sec classique. Les deux mélanges de projection par voie sèche sont préparés par malaxage classique des ingrédients et appliqués par projection sur un substrat Les ingrédients et leurs quantités sont comme suit: Invention Comparaison (a) Mélange anhydre: ciment 400 400 silice microscopique 20 (exemple 4) agrégat 1740 1740 (b) Mélange à la buse: eau 200 200 bouillie de silice 40 microscopiques accélérateur 2 24 24 1 Bouillie aqueuse de silice microscopique préparée par dispersion de 50 parties de silice microscopique dans 50 parties d'eau. 2 La matière utilisée est du MEYCO "Gunit" F 100. On peut constater à partir des quantités du tableau ci- dessus que la composition selon la présente invention a la poudre de silice microscopique traitée au préalable dans le mélange anhydre tandis que dans le mélange classique, la silice microscopique est incorporée sous forme d'une bouillie au niveau de la buse Ceci nécessite la prévision d'une conduite séparée jusqu'à la buse pour acheminer la bouillie. Les propriétés de durcissement et de rebond des deux compositions sont analogues Cependant les compositions selon la présente invention engendrent beaucoup moins de poussière, ce qui rend l'environnement du travail bien plus plaisant et moins dangereux En outre comme mentionné précédemment, l'appareillage nécessaire pour appliquer la composition selon la présente invention est moins complexe, ce qui conduit une plus grande sûreté et une plus grande efficacité. EXEMPLE 15 On décrit un exemple d'utilisation de la présente invention dans un procédé de projection par voie humide avec un exemple comparatif. Les composants ci-après sont utilisés: Invention Exemple comparatif ciment 400 400 silice microscopique traité au préalable (exemple 4) 20 silice microscopique non traité 20 agrégat 1740 1740 eau 220 240 superplastifiant 1 4 4 1 On utilise "Rheobuild" 1000. Les propriétés du béton projeté sont analogues mais là encore la composition de l'exemple comparatif présente des problèmes de poussière En outre, la silice microscopique non traitée de la composition de l'exemple comparatif doit être ajoutée à la main tandis que la silice microscopique prétraitée est ajoutée mécaniquement. EXEMPLE 16 Il s'agit d'un exemple d'un mélange anhydre qui comprend un accélérateur. Deux compositions de projection par voie sèche, l'une selon la présente invention et l'autre selon un exemple comparatif connu dans la technique, comprennent les matériaux suivants: Invention Exemple comparatif (a) Mélange anhydre: ciment 400 400 agrégat 1740 1740 silice microscopique traité au préalable 40 (exemple 8) accélérateur 1 dispo 24 nible dans le commerce (b) Mélange au niveau de la buse: eau 200 200 bouillie de silice microscopique 40 comme utilisée dans l'exemple 14) 1 On utilise BARRA "Gunit" LL. Les composants anhydres sont mélangés au moyen d'un appareil de dosage à courroie transporteuse et sont acheminés pneumatiquement à une buse de projection o ils sont mélangés à un autre composant (eau dans le cas de la composition de l'invention, eau et bouillie aqueuse de silice microscopique dans le cas de la composition de l'exemple comparatif) et projetés sur un substrat. Les deux bétons projetés présentent des propriétés analogues mais la composition selon la présente invention procure divers avantages pratiques significatifs Tout d'abord il y a une grande diminution de la production de poussière des compositions selon la présente invention Deuxièmement il l'équipement utilisé est bien plus simple comme mentionné dans l'exemple 14 Troisièmement le processus simplifié amène comme résultat l'incorporation de l'accélérateur dans la silice microscopique (on ajoute ainsi un composant en moins). Quatrièmement, il n'y a pas de danger avec la présente invention d'un surdosage de la composition avec l'accélérateur comme cela est le cas avec un procédé classique utilisant un accélérateur. REVENDICATIONS 1 Procédé pour améliorer les propriétés de rebond de béton projeté comprenant l'incorporation dans celui-ci d'une poudre de silice microscopique qui a été traitée au préalable à raison de 2 à 25 % de son poids avec un liquide choisi parmi l'eau, une alcanolamine, un polyol et une solution aqueuse d'au moins un matériau choisi parmi un additif du béton, une alcanolamine, un polyol et un composé cellulosique soluble à l'eau. 2 Procédé de projection par voie sèche pour appliquer du béton sur un substrat consistant à mélanger des composés anhydres de béton, à introduire le mélange ainsi formé dans une buse o il est mélangé à l'eau et projeté à partir de la buse sur un substrat, le béton renfermant de la poudre de silice microscopique anhydre qui a été traitée au préalable à raison de 2 à 25 % de son poids avec un liquide choisi parmi l'eau, une alcanolamine, un polyol et une solution aqueuse d'au moins un matériau choisi parmi un additif du béton, une alcanolamine, un polyol et un composé cellulosique soluble à l'eau. 3 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le liquide est choisi parmi l'eau et une solution aqueuse d'additifs du béton. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel le liquide est choisi parmi la glycérine et des solutions aqueuses de glycérine, la triéthanolamine, la méthyl cellulose et l'hydroxyéthylcellulose. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la silice microscopique traitée au préalable est ajoutée à un mélange anhydre de ciment, un agrégat ou d'autres matières mélangées. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le liquide est une solution aqueuse d'accélérateurs de durcissement. 7 Procédé selon la revendication 6, dans lequel la silice microscopique est traitée avec une solution aqueuse d'accélérateurs de durcissement afin qu'elle soit présente dans la composition de béton projeté à raison de 3 à 20 %, de préférence de 5 à 15 % en poids du ciment de silice microscopique et de 3 à 8 %, de préférence de 4 à 6 % en poids du ciment d'accélérateur de durcissement. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la silice microscopique est mélangée au préalable avec du carbonate de potassium sous forme anhydre et ce mélange est enrobé avec une solution aqueuse d'aluminate de sodium ou d'aluminate de potassium. 9 Mélange en poudre destiné à être utilisé dans les mélanges de béton qui sont appliqués par projection notamment par projection par voie sèche comprenant de la silice microscopique qui a été traitée au préalable à raison de 2 à % de son poids avec un liquide choisi parmi l'eau, une alcanolamine, un polyol et une solution aqueuse d'au moins un additif du béton, une alcanolamine, un polyol et un composé cellulosique soluble à l'eau. Mélange selon la revendication 9, dans lequel le liquide aqueux est une solution aqueuse d'accélérateurs de durcissement. 11 Mélange selon la revendication 9, dans lequel ledit mélange renferme de 50 à 70 parties de silice microscopique, de 8 à 12 parties de carbonate de potassium et de 22 à 38 parties d'aluminate de sodium ou d'aluminate de potassium pour parties de mélange solide.