Brevet FR2662155A1 — publié le 19911122

GRANULATS LEGERS POUR BETONS ALLEGES, LEUR PROCEDE D'OBTENTION AINSI QUE MALAXEUR POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention se rapporte à des granulats légers, artificiels ou non, à capacité d'allégement augmentée pour la confection de bétons allégés non porteurs Elle se rapporte également à un procédé de préparation de ces granu- lats enrobés et à un malaxeur pour l'obtention de ces granu- lats enrobés. On connaît l'utilisation dans la fabrication de bétons allégés de granulats légers, tels que schistes et argiles expansés, ponces, pouzzolanes, perlites, vermiculites, polystyrènes expansés, copeaux de bois et liège. De tels granulats, de densité inférieure à 1, sont de préférence précalibrés, par élimination de la fraction fine,- par exemple inférieure à 1,4 mm de diamètre, pour éviter l'adsorption d'une trop grande quantité d'adjuvants, ce qui serait préjudiciable aux caractéristiques souhaitables du matériau. Ces granulats sont principalement caractérisés par une grande porosité par rapport aux agrégats traditionnels lourds Une porosité importante entraîne des propriétés indésirables pour la confection d'un béton léger compact et résistant mécaniquement En effet, une forte porosité confère à l'agrégat léger une forte capacité d'absorption d'eau né- cessitant l'utilisation de quantités importantes d'eau pour hydrater correctement le ciment et pour obtenir une bonne maniabilité du béton. L'emploi de quantités importantes d'eau de gâchage entraîne à son tour d'autres inconvénients, tels qu'abaissement des caractéristiques mécaniques, augmentation du temps de prise et de séchage du béton, maniabilité médio- cre du béton et risque de ségrégation du ciment. La présente invention permet l'obtention de granulats légers présentant une capacité d'allégement des bétons non porteurs supérieure, et dont l'emploi par mètre cube de béton est réduit, ce qui permet donc une augmentation de la quan- tité de ciment utilisée, sans que ne varie la densité du béton durci, et une amélioration de la maniabilité du béton frais pour un rapport inférieur: eau de gâchage/ciment; Un tel résultat est obtenu grâce à l'action synergique de plusieurs adjuvants adsorbés sur la surface des granulats. Les granulats selon l'invention sont caractérisés en ce que leur surface est revêtue par un mélange d'adjuvants consistant en un agent tensioactif, un accélérateur de prise des ciments et un agent fluidifiant des ciments. Selon une forme d'exécution de l'invention, l'agent tensio-actif est, de préférence, un tensio-actif anionique synthétique Il peut, entre autres, et non limitativement, consister en au moins l'un des agents de la liste suivante: abiétate de sodium, sels d'éthanolamine, de triéthanolamine, sulfonates d'alcool gras, les alkylarylsulfonates, les savons sodiques d'acides polyhydroxycarboxyliques, les savons alcalins d'acides gras naturels à chaîne carbonée de C 12 à C 18 I les dérivés tensio-actifs de nature protéique à base de sang animal. Cet agent tensio-actif provoque un dégagement d'air au moment du malaxage du béton et contribue d'une part à l'allégement du béton, à l'amélioration de sa compacité du fait que les fines bulles d'air occluses jouent le rôle d'un sable fin comblant les vides interstitiels et, d'autre part, améliore considérablement la maniabilité de ce béton jusqu'à le rendre pompable Cette quantité d'air est contrôlée à la fois par la quantité d'eau de gâchage et par un temps de malaxage déter- miné, notamment en fonction de la vitesse du malaxeur. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, l'accélérateur de prise des ciments est, de préférence, du nitrate et/ou du chlorure de sodium Il peut également consister en au moins l'un des composés de la liste suivante: le chlorure de sodium, la soude, la potasse, les sels de bases alcalines: carbonates, silicates, fluosilicates, aluminates, borates, nitrite de calcium, acide oxalique. Tout autre accélérateur connu susceptible de renforcer les caractéristiques mécaniques au jeune âge peut être employé. Selon encore une autre forme d'exécution de l'inven- tion, l'agent fluidifiant des ciments est, de préférence, le sulfonate de polynaphtalène à 40 % d'extrait sec ou tout autre agent connu pour cette application présentant de préférence un poids moléculaire élevé, tels que, entre autres: lignosulfonate de soude et lignosulfonate de calcium, résine mélamine formol, abiétate de sodium et abiétate de potassium, savons de résine. La fonction essentielle de cet agent est d'améliorer la plasticité et les caractéristiques mécaniques du béton tout en réduisant la quantité d'eau de gâchage. L'invention a également pour objet un procédé de préparation de granulats dont la surface est enrobée par l'adsorption du mélange spécifique d'adjuvants précités, selon lequel on traite dans un malaxeur les granulats en présence de ce mélange d'adjuvants et d'eau. Selon un mode de réalisation du procédé de l'invention, on emploie pour le traitement de 1 000 volumes de granulat, un mélange des trois adjuvants agent tensio-actif/agent fluidifiant/accélérateur de prise de 1 000/1 000/4 000. L'invention a également pour objet un malaxeur pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, lequel comprend un arbre central rotatif traversant une trémie fixe d'alimentation en particules, portant un plateau tournant perforé et traversé par un conduit d'alimentation en liquide se terminant par une buse de pulvérisation débouchant dans une chambre de pulvé- risation. D'autres particularités de l'invention apparaîtront à la lumière de la description suivante et des modes d'appli- cation présentés à titre d'illustration et non limitatifs. Le malaxeur présenté sur la figure en annexe possède à sa partie supérieure un cône de chute ou trémie 1 traversée par un arbre rotatif 7, dans l'axe duquel passe un conduit 6 d'alimentation en liquide L'arbre rotatif 7 est solidaire d'un plateau perforé 3 La paroi extérieure de la trémie 1 est munie d'ailettes 2. L'extrémité inférieure du conduit 6 est munie d'une buse de pulvérisation 8 placée à l'intérieur d'une chambre de pulvé- risation 5 Entre le plateau perforé 3 et la chambre de pulvérisation 5 se trouve un entonnoir 4 resserrant le diamètre du flux quittant les perforations du plateau 3 et le ramenant à la dimension de la chambre de pulvérisation. La chambre 12, dont la paroi intérieure est munie de contre- pales 13, est entraînée en rotation au moyen d'un moteur. EXEMPLE 1 Préparation d'un granulat selon l'invention On utilise de la vermiculite présentant les caractéris- tiques suivantes: masse volumique apparente environ 60 kg/m 3 granulométrie 6 à 1,4 mm On mélange au préalable les trois adjuvants dans une quantité définie d'eau La vermiculite exfoliée est intro- duite dans le malaxeur par le cône de chute 1 qui la disperse régulièrement sur le plateau rotatif 3 Ce plateau est perforé de façon à augmenter le mouvement tourbillonnaire des grains déjà amorcé Le flux est ensuite canalisé par l'en- tonnoir fixe 4 avant d'arriver dans la chambre de pulvérisa- tion 5. Le mélange liquide d'adjuvants et d'eau est véhiculé sous pression dans la canalisation 6 et pulvérisé par la buse 8 au coeur de la pluie de grains tourbillonnante de vermiculite Le mouvement tourbillonnaire imprimé aux parti- cules favorise tout particulièrement un bon contact au sein du liquide pulvérisé avec ce dernier. La vermiculite traitée en surface est ensuite recueil- lie dans la chambre 12, puis dirigée vers l'ouverture de sortie 15 à l'aide d'une raclette 16. Les trois adjuvants ont été pulvérisés sur 1 000 litres de vermiculite dans les proportions suivantes: agent tensio-actif anionique à 30 % d'extrait sec 1 000 1 agent fluidifiant (naphtalènesulfonate) à 40 % d'extrait sec 1 000 t accélérateur de prise (nitrate de sodium/ chlorure de sodium, 50/50 % en poids) 4 000 g eau 34 000 g EXEMPLES 2 A 4 La vermiculite ainsi enrobée est utilisée pour préparer des bétons présentant les performances suivantes. L'exemple 2 correspond à un exemple témoin effectué sur une vermiculite n'ayant pas été traitée conformément à l'invention. EXEMPLE 2 EXEMPLE 3 EXEMPLE 4 Composition Vermiculite non Vermiculite Vermiculite au m 3 de béton traitée 1350 1 traitée 1000 1 traitée 1000 l mis en place Ciment CP 545 260 kg Ciment CP 545 300 kg Ciment CP 545 200 kg Eau de gâchage370 kg Eau de gâchage240 kg Eau de gâchage220 kg Rapport eau/ciment 1,423 0,800 1,1 Densité béton sec 450 kg/m 3 450 kg/m 3 320 kg/m 3 Maniabilité béton béton sec béton fluide béton fluide Aspect du béton poreux compact compact Résistance à la compression a 7 jours 0,4 M Pa 1 M Pa 0,4 M Pa 'C 50 % HR Comme il résulte de ce tableau, l'invention offre l'avantage de pouvoir mettre en oeuvre à partir de granulats ainsi traitée, des bétons légers supérieurs à ceux élaborés avec une vermiculite non traitée. A densité équivalente, la quantité d'eau de gâchage est inférieure et les caractéristiques Théologiques du béton frais ainsi que les performances mécaniques du béton durci sont nettement supérieures. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Granulat léger à capacité d'allégement augmentée pour la confection de bétons allégés non porteurs, dont la surface est enrobée d'un mélange contenant un agent tensio- actif, un accélérateur de prise des ciments et un agent fluidifiant des ciments. 2. Granulat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est formé d'un matériau choisi dans le groupe comprenant des schistes et argiles expansés, ponces, pouzzo- lanes, perlites et vermiculites, polystyrènes expansés, copeaux de bois et lièges. 3. Granulat selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les granulats de densité inférieure à 1 sont précalibrés par élimination de la fraction fine inférieure à 1,4 mm. 4. Granulat selon la revendication 2, caractérisé en ce que le granulat consiste en vermiculite. 5. Granulat selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'agent tensio-actif est un tensio-actif anionique synthétique. 6. Granulat selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'agent d'accélération de prise des ciments est le nitrate et/ou chlorure de sodium. 7. Granulat selon une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'agent fluidifiant des ciments est un sulfonate de polynaphtalène à 40 % d'extrait sec et haut poids moléculaire. 8. Procédé de préparation de granulats selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on pulvérise dans un malaxeur sur les granulats un mélange des adjuvants précités et de l'eau. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à employer pour le traitement de 1 000 volumes de granulat, un mélange des trois adjuvants agent tensio- actif/agent fluidifiant/accélérateur de prise de 1 000/1 000/ 4 000. 10. Malaxeur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comprend un arbre central rotatif ( 7) traversant une trémie fixe d'ali- mentation en particules ( 1), portant un plateau tournant perforé ( 3) et traversé par un conduit d'alimentation en liquide ( 6) se terminant par une buse de pulvérisation ( 8), une chambre de pulvérisation ( 5) o débouche ladite buse de pulvérisation ( 8). 11. Malaxeur selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'en-dessous du plateau rotatif ( 3) est placé un enton- noir ( 4) dont le diamètre d'ouverture supérieure d'entrée correspond à celui du plateau perforé ( 3) et le diamètre de l'ouverture inférieure de sortie placée juste au-dessus de la chambre de pulvérisation ( 5) correspond au diamètre de cette chambre.