Brevet FR2674520A1 — publié le 19921002

La présente invention concerne la protection contre la réhumidification accidentelle au contact d'eau liquide d'ouvrages réalisés en liants dont le composant principal est de l'anhydrite d'origine naturelle ou résiduaire, qu'il s'agisse d'éléments préfabriqués ou d'ouvrages coulés en place, le liant pouvant par ailleurs être utilisé soit en pâte pure, soit en mortier ou béton. On sait que les anhydrites finement broyées permettent la réalisation de suspensions aqueuses présentant des propriétés rhéologiques particulières convenant à la confection de certains ouvrages, notamment à celle de chapes autolissantes. L'utilisation de liants très fins, gâchés avec de faibles quantités d'eau, permet d'obtenir, après hydratation et séchage, des masses relativement compactes présentant des performances mécaniques élevées. l'acquisition d'une vitesse de prise et d'hydratation suffisamment rapide est obtenue, d'une part grâce à la finesse du matériau, d'autre part par l'addition de produits accélerateurs de prise tels que les sulfates d'aluminium, de zinc ou de potassium, agissant seuls ou éventuellement en présence de chaux. Néanmoins, les anhydrites étant par nature peu réactives et présentant souvent des vitesses d'hydratation irrégulières, il n'est pas possible de garantir que l'hydratation totale du liant puisse être obtenue avant le séchage complet du matériau mis en oeuvre. Une réhumidification ultérieure peut de ce fait induire une reprise d'hydratation entraînant un gonflement de la masse rigidifiée, avec pour conséquence des désordres graves pouvant aller jusqu'à la fissuration et la destruction des ouvrages. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé qui consiste à ajouter au liant d'anhydrite, au cours de sa fabrication ou au cours de sa mise en oeuvre, un agent d'hydrofugation susceptible de migrer vers la surface de l'ouvrage au cours de sa période de durcissement et de séchage, empêchant ainsi la réhumidification ultérieure de la masse de l'ouvrage au contact d'eau liquide. Diverses solutions techniques ont déJà été proposées pour obtenir ce résultat et de nombreux agents hydrofugeants appartenant à diverses classes de produits ont été essayés. Il s'agit notamment de sels d'acides gras, d'émulsions de polymères acryliques ou vinyliques, de gels gonflant dans l'eau constitués généralement par des amidons modifiés ou des dérivés cellulosiques, ou encore de divers produits dont les propriétés hydrofugeantes ont été reconnues dans d'autres domaines, tels les méthylsiliconates, les émulsions de cires synthétiques ou les stéarochlorures de chrome. L'utilisation de ces produits s'est néanmoins avérée décevante pour l'hydrofugation de matériaux de construction, soit que les produits d'addition présentent dans ce cas un pouvoir hydrofugeant insuffisant, soit que leur effet diminue considérablement avec le temps, soit que leur présence perturbe notablement les conditions d'hydratation du liant et en abaisse fortement les performances mécaniques, soit que leur nature les rende incompatibles avec les autres adjuvants présents dans le liant, notamment avec les agents accélérateurs de prise et avec la chaux, soit enfin que leur mise en oeuvre nécessite une procédure exagérément compliquée. La présente invention est basée sur cette découverte que les produits les mieux adaptés à l'hydrofugation des masses obtenues par l'hydratation de liants à base d'anhydrite étaient les résines solubles dans l'eau et susceptibles de s'insolubiliser par polymérisation, celle-ci pouvant être obtenue par l'adjonction de catalyseurs, par l'élévation de la température ou simplement par l'effet du temps. Divers types de résines phénoplastiques ou aminoplastiques ont été essayés et il a été constaté que les meilleurs résultats sont obtenus avec des solutions homogènes de résines phénol-formol contenant de 30 à 60 % d'extrait sec. Les produits commerciaux titrant environ 50 % d'extrait sec fournissent des résultats particulièrement satisfaisants lorsqu'on les utilise dans la proportion de 0,2 à 1 % de la masse du liant. Outre les qualités d'imperméabilisation conférées aux liants d'anhydrite par l'addition de faibles quantités de ces produits, d'autres avantages ont été mis en évidence, qui justifient l'emploi de ces produits de préférence à d'autres agents. En premier lieu, les vitesses de prise et d'hydratation des liants utilisés en pâte pure ou en mortier ne sont pas significativement affectées par la présence de la résine. Les résistances mécaniques ne sont pas non plus notablement modifiées. I1 apparaît même de manière générale que les résistances à la compression sont légèrement augmentées. D'autre part, la polymérisation ne nécessite pas l'intervention de catalyseurs, indispensables pour obtenir le durcissement à froid d'autres types de résines phénoplastiques et des résines aminoplastiques. Les résines phénol-formol employées sont normalement polycondensables à chaud, mais la polycondensation s' effectue aussi à froid, à vitesse lente, lorsque la résine est disposée en couche mince à la surface d'un support, ce qui est précisément le cas lorsque la résine se trouve distribuée à la surface des grains d'anhydrite ou de granulats. Enfin, les résines phénol-formol sont compatibles avec la présence de chaux dont les anhydrites, et notamment les anhydrites résiduaires, contiennent généralement une large proportion, et qui a pour effet, soit de renforcer l'action des agents accélérateurs d'hydratation, soit de neutraliser une éventuelle libération d'acide résiduel. La présence d'une certaine quantité de chaux est d'autre part favorable à la polycondensation de la résine et il est avantageux d'en ajuster la teneur dans le liant prêt à l'emploi à une valeur comprise entre 2 et 10 % de la masse d'anhydrite mise en oeuvre. Plusieurs dispositions peuvent être envisagées pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le plus simple consiste à ajouter la résine à l'eau de gâchage, la chaux étant ajoutée et mélangée à l'anhydrite en même temps que les agents accélérateurs d'hydratation, par une opération de malaxage préalable des matières solides. Il n'existe aucune difficulté particulière pour effectuer le dosage et le gâchage en continu des phases solides et liquides de manière à réaliser le gâchage de la pâte d'anhydrite~additionnée de la quantité convenable de résine, soit sur chantier, soit dans une installation de préfabrication. Selon une variante du procédé, la résine peut être préalablement absorbée sur un support qui peut être constitué, sans que ces exemples soient limitatifs, par de la silice fine, de la bentonite, ou par une fraction fine de l'anhydrite utilisée comme liant. Après séchage, la poudre obtenue peut être facilement ajoutée à l'anhydrite en même temps que les autres constituants solides. Cette disposition permet d'élaborer directement un liant hydrofuge prêt à l'emploi sans qu'il soit nécessaire de procéder sur chantier à d'autre opération que l'addition de l'eau de gâchage. Dans certains cas cependant, il peut être nécessaire de prévoir l'addition d'une faible quantité d'agent mouillant pour faciliter la redispersion de la résine au sein de la masse du liant. Il va de soi que l'on peut, sans sortir du domaine de l'invention, appliquer les procédures précédemment décrites à l'imperméabilisation de tout matériau dans lequel l'anhydrite intervient comme liant actif, des charges inertes de toute nature telles que des granulats, des fibres ou des charges colorées pouvant lui être incorporées aux fins d'utilisation particulières. Quel que soit le mode de mise en oeuvre utilisé, les proportions de résine employées sont de 0,2 à 1 %, et de préférencce de 0,4 à 0,6 % en masse d'extrait sec par rapport à la masse du liant. Par ailleurs, la proportion de chaux éteinte présente dans le liant doit être au moins de 2 % et elle est de préférence comprise entre 5 et 10 % de la masse totale du liant. Les exemples suivants, choisis comme particulièrement représentatifs, illustrent l'invention, sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLE 1 On utilise une anhydrite résiduaire titrant 97 % en CaS04, présentant 85 % de passant à 100 microns et 15 % de passant à 40 microns. Cette anhydrite est gâchée au taux eau/liant de 0,3. On a préalablement dissout dans l'eau de gâchage une quantité de sulfate de potassium correspondant à 1% de la maasse d'anhydrite employée et l'on ajoute à la gâchée une quantité de chaux éteinte broyée correspondant à 5 % de la masse d'anhydrite. Le liant ainsi réalisé est directement utilisé pour l'exécution d'essais témoins. Parallèlement, une autre série d'essais est exécutée avec un liant préparé dans des conditions similaires, l'eau de gâchage étant préalablement additionnée, en sus du sulfate de potassium d'une solution de résine phénol-formol à 48 % d'extrait sec. Cette solution est introduite dans la proportion de 1 % de la masse du liant de manière à obtenir un rapport pondéral résine pure/liant de l'ordre de 0,5 %. Les essais pratiqués sur les deux liants ainsi préparés fournissent les résultats suivants Liant Liant témoin hydrofugé Début de prise lh45 lh50 Fin de prise lh55 2h10 Résistance à la flexion 7j 70daN/cmZ 62daN/cmz (selon N.F. B 12-401) 14j 85 " 82 28j 90 " 88 Résistance à la compression (selon N.F. B 12-401) 7j 2 5 0 daN/ cm2 252daN/cm2 14j 300 " 305 28j 315 11 320 Absorption d'eau par immersion totale pendant 24h. (en % de la masse de l'éprouvette) 11,2 % 0,7 % Temps d'absorption d'une goutte d'eau de 0,5ml. déposée à la surface de l'éprouvette 30 sec. 4 h. EXEMPLE 2 On réalise un mortier en gâchant au taux eaulsolide de 0,4 un mélange de composition suivante Anhydrite 1 partie Sable silicocalcaire 0/3mm 2 parties Granulats silicocalcaires 3/7mm 1 partie Une fraction de ce mortier est utilisée en l'état, l'autre étant préalablement additionnée de résine dans la proportion résine/anhydrite indiquée dans l'exemple 1. Les essais conduits selon les mêmes procédures que dans l'exemple précédent fournissent les résultats suivants Mortier Mortier témoin hydrofugé temps d'emploi 1h15 lh30 Résistance à la flexion 7j 39daN/cmZ 38daN/cmZ 28j 46 " 45 Résist. à la compression 7j 195daN/cmZ 198daNcmZ 28j 230 " 250 Reprise d'eau par immersion après 24 h 7 % 0,4 % Temps d'absorption de 0,5 ml. d'eau 70 sec. 8 h REVENDICATIONS i) ) Procédé d'imperméabilisation d'ouvrages réalisés en liants comportant à titre de composant principal de l'anhydrite naturelle ou résiduaire, caractérisé en ce que l'on ajoute au liant, au cours de sa fabrication ou de sa mise en oeuvre, une résine phénol-formol soluble dans l'eau. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine phénol-formol est utilisée sous la forme d'une solution aqueuse homogène contenant de 30 à 60 % d'extrait sec. 3) Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la solution de résine est employée dans la proportion de 0,2 à 1 % et de préférence de 0,4 à 0,6 %, cette proportion étant calculée en masse d'extrait sec par rapport à la masse totale du liant. 4) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'addition de résine s'accompagne d'une addition de chaux éteinte dans la proportion de 2 à 10 % de la masse totale du liant. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la solution de résine est préalablement absorbée à la surface d'une poudre fine avant d'être incorporée à l'anhydrite. 6) Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau soumis au traitement d'imperméabilisation contient, outre l'anhydrite, des charges inertes telles que des granulats, des fibres, des charges minérales fines. 7) Produits obtenus par le procédé qui fait l'objet des revendications i à 6.