Brevet FR2679551A1 — publié le 19930129

i MORTIER SOUPLE POUR LE REVETEMENT INTERNE ET/OU EXTERNE D'OUVRAGES EN CIMENT, BETON, ACIER OU FONTE, ET PROCEDE POUR SA MISE EN OEUVRE. L'invention concerne un nouveau mortier souple pour le revêtement interne et/ou externe d'ouvrages en ciment, béton, acier, fonte; elle se rapporte également à un procédé pour la mise en oeuvre de ce nouveau mortier. Comme on le sait, de nombreux produits de réparation des bétons et des maçonneries ou des tuyauteries en acier ou en fonte, existent actuellement sur le marché Pour l'essentiel, un très grand nombre de ces produits n'ont qu'un rôle curratif En effet, l'eau étant l'agent de15 transport de la plupart des éléments agressifs, il est nécessaire, pour prévenir toute nouvelle dégradation, d'étanchéifier correctement l'ouvrage. Un bon produit d'étanchéité doit être compatible avec l'ouvrage à revêtir, permettre une étanchéité à long terme, notamment par rapport aux eaux agressives, avoir une souplesse suffisante pour pouvoir pomper les fissures d'un ouvrage ancien et empêcher leur propagation En outre, la mise en oeuvre de ce produit et son coût pour-25 raient être compatibles avec les exigences de ce marché. Pour l'essentiel, le problème se pose notamment avec les cuves enterrées et surtout les conduites en tous genres, notamment de réseaux d'assainissement.30 Pour étanchéifier ces ouvrages, on a par exemple proposé de faire appel à des résines de polyuréthane bicomposante monocouche à prise rapide Si ces produits donnent une étanchéité satisfaisante, faciles à mettre en oeuvre, une bonne résistance à l'abrasion et aux attaques chimiques, en revanche, ce produit pèche par sa faible adhérence aux ouvrages et sa sensibilité à l'humidité, ce qui les rend mal adaptés pour une utilisation dans les réseaux d'égoûts ou d'assainissement. 5 On a suggéré de remplacer ces polyuréthanes par des produits à base de polychlorure de vinyle, soit sous forme de coque préfabriquée, soit sous forme de feuille thermosoudée Malheureusement, ces produits s'avèrent difficiles à mettre en oeuvre et sont souvent trop rigi- des et d'emploi incertain à l'extérieur. On a également proposé de faire appel à des mortiers hydrauliques modifiés, qui donnent d'excellentes proprié- tés d'imperméabilité, de résistance à l'abrasion, au poinçonnement, une bonne résistance chimique Ces pro- duits rustiques, donc attractifs par leur coût et leur facilité de mise en oeuvre, sont néanmoins jugés trop rigides pour de nombreuses applications et par voie de conséquence peu résistants aux fissurations. Pour pallier cet inconvénient, on a suggéré de faire appel à des mortiers hydrauliques modifiés contenant des résines de synthèse, pouvant améliorer la résistance aux25 fissurations Malheureusement, ces produits présentent une faible résistance aux agressions chimiques. L'invention pallie ces inconvénients Elle vise un mortier souple pour le revêtement interne et/ou externe d'ouvrages en ciment, béton, acier ou fonte, qui confère à ces ouvrages une bonne étanchéification, résiste bien aux effets du vieillissement, possède une bonne résis- tance mécanique, et résiste bien aux agents agressifs, chimiques ou autres, tels que l'eau de pluie, les ultra-35 violets, le gel et les saumures. L'invention décrit également un mortier qui résiste bien aux abrasions des particules et à l'agression chimi- que, notamment acide (jusqu'à p H 3) que l'on trouve fré- quemment dans les conduits d'égoûts ou dans les réser- voirs. Ce mortier souple pour revêtement interne et/ou externe d'ouvrages en ciment, béton, acier, fonte, cons- titué par une phase liquide et une phase hydraulique, et10 dans lequel la phase liquide comprend de l'eau, une émul- sion de latex et un agent thixotrope, se caractérise en ce que la phase hydraulique comprend un ciment alumineux fondu et un mélange d'au moins deux silices de granulométrie différente.15 En d'autres termes, l'invention vise un mortier constitué par un mélange de ciment alumineux fondu et d'au moins deux silices de granulométrie différente que l'on hydrate avec une composition organique connue for-20 mant la phase liquide. Comme on le sait, un "ciment alumineux fondu", est un ciment obtenu en fondant notamment au four électrique un mélange d'alumine (bauxite) et de calcaire, et qui est fortement chargé en aluminate monocalcite, lequel en présence d'eau, cristallise en aluminate monocalcite hydraté En pratique, ce ciment alumineux fondu contient au moins 40 % d'alumine En effet, on a constaté que si cette proportion est inférieure à 40 %, le revêtement présentait une moindre résistance à l'abrasion et à la corrosion, ce qui en rendait son utilisation peu attrac- tive. Comme silice, on fait appel à des silices pures, c'est-à-dire à des cristaux de quartz de granulométrie différente En pratique, on fait appel à deux types de silice, à savoir: 5 tout d'abord, une silice fine, c'est-à-dire dont la maille D 50 (au moins la moitié de ces particu- les ont la dimension indiquée), est de 30 microns; puis une seconde silice plus grossière, dont la maille D 50 est voisine de 175 microns. Dans une variante, on peut optimiser la perméabilité du produit en utilisant un mélange de trois types dif- férents de silice, respectivement:. une silice fine de D 50 compris entre 30 et 40 microns; une silice moyenne de D 50 voisin de 50 microns; une silice plus grossière dont la maille D 50 est voisine de 70 microns. Dans une forme de réalisation préférée, le mortier comprend à plus ou moins 10 % près, 27 % de la phase liquide organique et 73 % de la phase hydraulique carac- téristique. Dans une forme de réalisation avantageuse, la phase hydraulique caractéristique contient à plus ou moins 10 % près: 37 % de ciment alumineux fondu, 37 % de la première silice fine, 26 % de la seconde silice grossière. Il est impératif que la phase hydraulique contienne un mélange d'au moins deux silices de granulométrie dif- férente On a observé que si le mélange contenait trop de35 silice fine, il faudrait plus d'eau pour hydrater, ce qui affecterait alors certaines propriétés De même, on a observé que si la proportion de silice plus grossière était excédentaire, on aurait trop d'eau. &s' 2679551 La phase liquide organique contient: de 15 à 20 % d'eau, de 70 à 80 % d'une émulsion aqueuse de latex de synthèse à 55 % d'extraits secs, notamment à base de polystyrène et de polyacrylate de butyle, notamment dans les proportions en extraits secs, de: * 19 % de polystyrène, * 36 % de polyacrylate de butyle. de 4 à 5 % d'un agent thixotrope formé par une argile trioctaédrique, de formule: Sis Mg 5-34 Lio_ 66 ( 1/2 Ca,Na)0 _ 66. Cette phase liquide organique peut également con- tenir d'autres agents, tels que: de 0,05 à 0,5 % d'agent stabilisateur bactério- logique; de 0,005 à 0,5 % d'agent plastifiant, tel que de la mélamine; de 0,05 à 0,5 % d'agent stabilisant anti-mousse; de 0,01 à 0,1 % de Ca(OH)2; enfin de 0,1 à 1 % d'agent stabilisateur pour l'émulsion aqueuse de latex, le total étant ajusté à 100 %. On obtient de bons résultats lorsque la proportion de ciment alumineux fondu est à 10 % près égal à la pro- portion de silice fine et lorsque la proportion de silice plus grossière est d'environ 70 % la quantité de silice fine. L'invention vise également un procédé pour la mise en oeuvre de ce mortier. Le mortier caractéristique de l'invention comprend donc essentiellement deux phases qui peuvent être stoc- kées séparément et qui sont mélangées juste au moment de l'emploi En pratique, la température de stockage de la phase liquide organique peut varier dans une gamme de température comprise entre 5 et 500 C Le stockage de la phase hydraulique et caractéristique de l'invention doit être effectué à une température comprise entre -50 et 'C, ce qui en rend l'usage assez aisé. Ce procédé consiste: dans un premier temps, à mélanger notamment à température ambiante et sous légère agitation, par exemple dans un malaxeur tournant à quelques dizaines de tours par minute, la phase hydraulique caractéristique qui se présente sous la forme de poudre contenant le ciment alumineux fondu et le mélange de silice en y ver- sant la phase liquide organique; puis, à appliquer le mélange obtenu de manière connue sur un ouvrage préalablement nettoyé dégraissé, mais humide. On a observé que l'ouvrage devait être à une tempé- rature d'au moins 50 C pour que l'adhérence soit satis- faisante Le mortier peut être appliqué par toute techni- que classique connue, tel que projection à l'aide d'une pompe périlstatique, enduction au rouleau, à la brosse ou projection à l'intérieur d'un conduit On adapte le temps de malaxage en fonction de la rhéologie du mortier En30 pratique, le temps de malaxage à température ambiante doit être d'au moins cinq minutes. Comme déjà dit, il importe que l'ouvrage soit préa- lablement humidifié avant la mise en place du mortier. La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent. Exemple 1: De manière connue, par une phase liquide anionique connue dans le commerce et contenant: 18,35 % d'eau 76 % d'une émulsion aqueuse de latex à 55 % d'ex- traits secs, 4,50 % d'argile trioctaédrique (agent thixotrope) 0,10 % de stabilisateur bactériologique, 0,30 % de mélamine, 0,2 % d'agent anti-mousse, 0,05 % de Ca(OH)2, 0,5 % d'agent stabilisateur de latex. Parallèlement, mais de manière séparée, on prépare une phase hydraulique contenant: kilos de ciment alumine fondu coloré, contenant % d'alumine; kilos d'une silice sensiblement pure, dont au moins 90 % a une dimension inférieure à 0,1 mm et dont au moins 40 % inférieure à 0,04 mm; sept kilos d'une seconde silice plus grossière, dont la granulométrie est comprise entre 0,1 et 0,3 mm. On mélange le ciment et les deux silices par mala- xage à température ambiante, de manière à bien homogénéi- ser l'ensemble. Lorsque l'on désire mettre en oeuvre le mortier, on verse la phase hydraulique qui se présente sous forme de poudre fine dans un malaxeur, dans lequel à température ambiante, on verse dix kilos de la phase liquide organi- que ci-dessus (proportions: 27 % de phase liquide or- ganique pour 73 % de phase hydraulique). On malaxe à 40 tours/minute pendant dix minutes environ. On obtient alors un mortier coloré, facile à proje- ter sur une paroi de ciment, de béton ou de maçonnerie ou à enduire au rouleau, et facile à passer à la brosse sur un conduit ou à projeter à l'intérieur de ce conduit, sous réserve que l'ouvrage soit préalablement nettoyé, dégraissé et humidifié. Le matériau se présente sous forme d'un liquide présentant une assez forte viscosité qui demeure sous cette forme pendant environ trente minutes C'est pendant cette période qu'il doit être appliqué Au delà de tren- te minutes, la viscosité du mortier a tendance à augmen- ter, pour finalement aboutir à un matériau visco-élasti- que adhérant au support. 15 Le mortier obtenu est parfaitement adapté pour une projection par voie humide et adhère sur les nombreux ouvrages altérés, en particulier fissurés. Après durcissement à l'air libre, on obtient un revêtement membranaire souple de forte imperméabilité, parfaitement adhérent (adhérence supérieure à 1 M Pa), coloré, résistant bien aux agressions physicochimiques. Ce revêtement garde dans le temps une bonne souplesse et25 résiste parfaitement à la fissuration Il est étanche à l'eau, tout en restant perméable à la vapeur. Le revêtement résiste bien à la corrosion chimique basique (p H 13) sans perte de poids significative, ainsi qu'à la corrosion chimique acide (p H 3) Il présente une bonne résistance à la corrosion acide bactérienne ainsi qu'aux hydrocarbures aromatiques et polycycliques Il résiste également aux cycles répétés de gel et de dégel et ne présente aucun vieillissement significatif après dix cycles de pluie, gel et ultra-violet. De la sorte, il peut être utilisé avec succès pour l'étanchéification des réservoirs en béton ou des con- duites d'égoûts en ciment ou en fonte. Exemple 2: On répète l'exemple 1 en supprimant la phase hydrau- lique. On obtient une pâte gluante blanche non applicable et non projetable. Exemple 3: On répète l'exemple 1 en supprimant la silice plus grossière (sept kilos de dimension 0,1 à 0,3 mm). Le mortier obtenu n'est pas souple et ne présente plus de résistance à la fissuration. Le mortier obtenu se caractérise par rapport à ceux connus à ce jour par: une excellente souplesse qui se conserve dans le temps, une bonne résistance à l'abrasion et à la corro- sion, notamment contre les particules et les agents agressifs chimiques acides; une bonne adhérence sur le ciment, le béton, les maçonneries, les fontes, aciers, même humides; une excellente résistance pour fissurations grâce à cette souplesse. Comme il s'agit d'un produit rustique, donc bon marché, fiable, il ne nécessite pas de précaution d'em- ploi exceptionnelle dans la mesure du strict respect des proportions des différents matériaux constitutifs, des temps de malaxage lors de la préparation et du condition- nement de l'hydraulique à l'abri de toute humidité impor- tante, et peut donc être facilement mis en oeuvre même par du personnel non spécialisé.35 De la sorte, ce mortier peut être utilisé pour étan- cher des ouvrages très variés en béton, ciment, ou fonte, tels que réservoirs, canalisations, etc. REVENDICATIONS i/ Mortier souple pour le revêtement interne et/ou externe d'ouvrages en ciment, béton, acier, fonte, cons- titué par une phase liquide et par une phase hydraulique, dans lequel la phase liquide est organique et comprend de l'eau, une émulsion de latex et un agent thixotrope, caractérisé en ce que la phase hydraulique comprend un ciment alumineux fondu et un mélange d'au moins deux10 silices de granulométrie différente. 2/ Mortier selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase hydraulique contient à plus ou moins 10 % près:15 37 % de ciment alumineux fondu, 37 % d'une première silice fine, 26 % d'une seconde silice plus grossière. 3/ Mortier selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première silice fine comprend au moins 90 % de silice de granulométrie inférieure à 0,1 mm, dont au moins 40 % inférieure à 0,04 mm; et en ce que la seconde silice plus grossière a une granulométrie comprise entre 0,1 et 0,3 mm. 4/ Mortier selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que à plus ou moins 10 % près, dans la phase hydraulique, la quantité de ciment alumineux fondu est sensiblement égal à la quantité de la première silice30 fine, alors que la quantité de la seconde silice plus grossière est de 70 % à celle de la première silice. / Mortier selon l'une des revendication 1 à 4, caractérisé en ce que la phase liquide organique contient: de 15 à 20 % d'eau, de 70 à 80 % d'une émulsion aqueuse de latex de synthèse à base de styrène et du butadiène à 55 %; de 4 à 5 % d'une argile trioctoédrique (agent thixotrope), de formule: Sis Mg 5 _ 34 Lio_ 66 ( 1/2 Ca, Na)0 _ 66 le total étant ajusté à 100 %. 6/ Mortier selon la revendication 5, caractérisé en ce que la phase organique liquide contient: 18,35 % d'eau 76 % d'une émulsion aqueuse de latex contenant, en extraits secs: 36 % de polyacrylate de butyle, 19 % de polystyrène; 4,50 % d'argile trioctaédrique; 0, 50 % d'agent stabilisant du latex; 0,30 % d'agent plastifiant à base de mélamine, 0,2 % d'agent stabilisateur anti-mousse, 0,1 % d'agent stabilisateur bactériologique, 0,05 % de Ca(OH)2. 7/ Mortier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que plus ou moins à 10 % près, la phase organique liquide représente 27 % en poids du mélange, alors que la phase hydraulique représente 73 %.30 8/ Procédé pour rendre étanche un ouvrage à base de ciment, béton, acier, ou fonte, caractérisé en ce qu'il consiste: tout d'abord, à réaliser un mortier par mélange d'une phase liquide organique et d'une phase hydraulique, dans lequel: la phase liquide organique comprend de manière connue de l'eau, une émulsion aqueuse de latex et un agent thixotrope, * la phase hydraulique comprend un mélange d'un ciment alumineux fondu et d'au moins deux sili- ces de granulométrie différente; puis, à malaxer à température ambiante ces deux phases; puis, à appliquer le mortier obtenu sur un ouvrage préalablement humidifié, et enfin, à laisser sécher à l'air libre.