Brevet FR2686334A1 — publié le 19930723

PRODUIT DE PROTECTION DU BETON CONTRE LES EFFETS DU GEL ET DU DEGEL COMPRENANT DE LA POUDRETTE DE CAOUTCHOUC La présente invention concerne un produit de protection du béton contre les effets du gel et du dégel. Elle concerne plus particulièrement un produit comprenant de la poudrette de caoutchouc. On sait que le béton durci est un matériau très résistant aux agressions extérieures. Seuls les cycles répétés de gel et de dégel peuvent altérer sa durabilité, notamment en présence d'eau et de sel de déverglaçage, ce qui se traduit par un écaillage de surface et un développement de fissures. Ceci conduit à une altération des aspects et surtout peut mettre en cause la pérennité des ouvrages d'art, notamment quand ils sont situés au bord des routes ou de la mer. Pour résoudre ce problème il est usuel d'incorporer dans le béton de 5 à 7 % d'air en volume par adjonction d'un agent tensio-actif dit entraîneur d'air. Si ce procédé apporte une certaine satisfaction, il présente cependant de graves inconvénients. En effet, plus le béton inclut de l'air, moins sa résistance mécanique est bonne. En outre, il est très difficile de contrôler la dispersion précise de l'entraîneur d'air, et donc des micro bulles d'air à l'intérieur du béton. Enfin, l'efficacité de ces entraîneurs d'air dépend beaucoup du béton proprement dit et de sa préparation. Le document FR-A-2 310 983 décrit une telle solution dans laquelle l'air est emprisonné dans des sphères d'un polymère synthétique inerte de très faible dimension permettant de contrôler la teneur générale du béton obtenu en air. Un autre procédé connu pour résoudre le même problème, décrit dans les documents EP-A-O 413 072 et US-A4 546 132, consiste à incorporer dans le béton au cours de sa fabrication une poudrette de caoutchouc de très faible granulométrie. Selon ce procédé, l'eau absorbée dans les pores du béton peut se dilater lors du gel dans les espaces occupés par la poudrette de caoutchouc. Cette solution permet de ne pas utiliser d'entraîneur d'air et, de ce fait, d'obtenir une bien meilleure résistance mécanique du béton final. Ces deux procédés n'apportent cependant pas une solution satisfaisante au problème de l'écaillage du béton pour les ouvrages d'art subissant des intempéries répétées et agressives. La présente invention a pour but un produit de protection du béton contre les effets du gel et du dégel apportant une solution plus que satisfaisante au problème de l'écaillage de surface en réponse à des cycles thermiques importants et n'altérant aucunement la résistance mécanique du béton, ceci ayant pour effet d'éviter de surdimensionner les ouvrages en béton soumis à des cycles thermiques importants et répétés. Selon l'invention, le produit de protection du béton contre les effets du gel et du dégel comprend, outre la poudrette de caoutchouc, un composé choisi dans le groupe comprenant un polynaphtalène sulfonate d'alcalins, d'alcalino-terreux, d'ammonium, une résine mélamine formol sulfitée, lin lignosulfonate d'alcalins, d'alcalino-terreux, d'ammonium, et des combinaisons de ceux-ci, dans une proportion comprise entre 10 et 40 % en poids du produit final et, de préférence, comprise entre 20 et 35 %. De préférence également, la poudrette de caoutchouc comprend entre 10 et 60 % de caoutchouc d'origine naturelle. Enfin, le produit peut contenir avantageusement moins de 5 % en poids d'un gluconate par exemple d'alcalin ou de métaux alcalins. L'invention concerne également le béton obtenu après incorporation du produit de protection sus-indiqué, notamment dans les proportions comprises entre 3 et 15 kg du produit par m3 de béton. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation donnés à titre non limitatif et à laquelle aucune planche de dessin n'est jointe. L'incorporation au béton au cours de sa fabrication d'une poudrette de caoutchouc d'une granulométrie inférieure à 1 mm et même, de préférence, inférieure ou égale à 500 microns est donc bien connue en soi. Cette poudrette peut être favorablement obtenue par broyage de pneumatiques usagés en provenance de véhicules. On a cependant constaté des différences importantes entre deux types de poudrettes de caoutchouc en fonction de l'origine des pneumatiques. En effet, on constate que certaines poudrettes de caoutchouc jouent quelquefois le rôle d'entraîneur d'air. Il s'agit essentiellement de poudrettes ayant pour origine des pneumatiques usagés pour véhicules légers. Par contre, la poudrette de caoutchouc en provenance du broyage de pneumatiques usagés de véhicules poids lourds ne présente qu'un très faible effet entraîneur d'air.La différence essentielle entre ces deux types de poudrettes est que la poudrette de caoutchouc ayant pour origine des pneumatiques usagés pour véhicules poids lourds comprend entre 10 et 60 % de caoutchouc d'origine naturelle et plus précisément 30 % environ de caoutchouc d'origine naturelle. Cette dernière poudrette est donc préférée lorsque l'on souhaite conserver les qualités de résistance mécanique du béton final. Cette poudrette de caoutchouc est donc mélangée à un composé choisi dans le groupe précité, par exemple un polynaphtalène sulfonate de sodium, sous forme d'une résine finement broyée. La proportion de polynaphtalène sulfonate dans le produit final obtenu est comprise entre 10 et 40 % en poids et, de préférence, entre 20 et 35 % en poids. Dans un exemple de réalisation prévu pour réaliser 1 m3 de béton, on a utilisé 1,4 kg de polynaphtalène sulfonate de sodium et 7,5 kg de poudrette de caoutchouc, le produit ayant une granulométrie inférieure à 500 microns. Des essais ont été réalisés pour mettre en évidence la résistance à l'écaillage des surfaces de béton durci exposé au sel de déverglaçage et à des cycles de gel et dégel intensifs selon la méthode connue sous la référence RA 88-01. La procédure utilisée consiste à prendre des plaquettes de béton durci parallélépipédiques dont le contour de la face à tester a été préalablement équipé d'une bande caoutchoutée puis étanchée avec du mastic silicone de manière à exposer une surface déterminée. Cette surface est immergée sous au moins 5 mm d'une solution saline préparée par dissolution de 150 g de chlorure de sodium dans 5 litres d'eau déminéralisée, soit une solution saline à 3 % de NaCl. Des échantillons ainsi préparés sont alors exposés au gel pendant 16 heures à une température de -200C puis à un dégel pendant 8 heures à une température de 200C avec une hygrométrie supérieure à 65 %. Ce cycle est répété au moins 50 fois. La perte de poids cumulée, par exemple en kg par m2, donne une mesure de la résistance à l'écaillage. A titre d'exemple, on peut dire qu'un béton résiste normalement à l'écaillage lorsque sa perte de poids est inférieure à 1 kg par m2 après les 50 cycles précités. Plus la perte de poids est faible, meilleure est bien sur la résistance à l'écaillage. Il est ainsi souhaitable d'obtenir un béton dont la perte de poids soit inférieure à 100 g par m2 après les 50 cycles précités. Quatre échantillons de béton ont ainsi été réalisés, le béton étant composé de granulats du Doubs de granulométrie 0-20 dosés à 350 kg/m3 en CPA 55, la chute au cône d'Abrams ("slump") étant comprise entre 10 et 12 cm. Le premier échantillon était un échantillon témoin sans additif.Le deuxième échantillon a été réalisé en incorporant, lors de la fabrication du béton, de la seule poudrette de caoutchouc dans une proportion de 10 kg par m3 de béton. Le troisième échantillon a été réalisé avec adjonction d'un entraîneur d'air, spécifiquement une résine distribuée commercialement sous la marque VINSOL, incorporée en cours de malaxage à raison de 33 g par m3 de béton de manière à obtenir un pourcentage d'air incorporé voisin de 6 %. Le quatrième échantillon a été réalisé avec le produit qui vient d'être décrit, ce produit comportant 20 % de polynaphtalène sulfonate de sodium et de la poudrette de pneumatiques usagés comprenant 30 % de caoutchouc d'origine naturelle et 2 % de gluconate, a raison de 9 kg par m3 de béton. Les résultats ont été les suivants. Dès le quinzième cycle, l'échantillon témoin avait présenté une perte de poids supérieure à 1 kg par m2. Le deuxième échantillon incorporant la poudrette de caoutchouc avait perdu après 50 cycles 400 g par m2 et l'échantillon incorporant l'entraîneur d'air avait perdu 150 g par m2 après 50 cycles. Quant au quatrième échantillon incorporant le produit faisant l'objet de la présente invention, sa perte de poids était de 80 g par m2 après 50 cycles. Il faut noter en outre que pour les deuxième, troisième et quatrième échantillons, la perte de poids était sensiblement stabilisée après le trentième cycle. Des essais de résistance à la compression ont été également effectués sur ces échantillons. Il faut noter que si le troisième échantillon comprenant l'entraîneur d'air présentait une résistance en compression nettement inférieure à celle de l'échantillon témoin, le quatrième échantillon incorporant le produit objet de l'invention présentait au contraire un résistance en compression légèrement améliorée par rapport à celle de l'échantillon témoin. Tous les essais précédemment indiqués ont bien sur été effectués après un durcissement du béton de 28 jours à 200C et 100 % d'humidité relative. L'effet surprenant du produit de protection du béton selon l'invention a donc été clairement démontré. En outre, ce produit présente l'avantage de pouvoir être incorporé avec les granulats formant le béton et, de ce fait, permet une maîtrise complète de la teneur du produit dans le béton. En outre, ce produit, dont l'action ne dépend pas du développement aléatoire de bulles d'air, présente l'avantage d'une maîtrise complète de la teneur incorporée en particules de caoutchouc, de leur répartition granulométrique, ainsi que de leur dispersion homogène dans le béton. Bien que seuls certains modes préférés de réalisation de l'invention aient été décrits, il est évident que toute modification apportée dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de la présente invention. R-E V E N D I C A T I O N g 1. Produit de protection du béton contre les effets du gel et du dégel comprenant de la poudrette de caoutchouc, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un composé choisi dans le groupe comprenant un polynaphtalène sulfonate d'alcalins, d' alcalino-terreux, d'ammonium, une résine mélamine formol sulfitée, un lignosulfonate d'alcalins, d'alcalino-terreux, d'ammonium, et des combinaisons de ceux-ci dans une proportion comprise entre 10 et 40 % en poids du produit final. 2. Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend entre 20 et 35 % en poids dudit composé. 3. Produit selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend en outre moins de 5 % en poids d'un gluconate. 4. Produit selon une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la poudrette de caoutchouc comprend entre 10 et 60 % de caoutchouc d'origine naturelle. 5. Produit selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite poudrette est obtenue par broyage de pneumatiques usagés en provenance de véhicules poids lourds. 6. Béton caractérisé en ce qu'il a été obtenu après incorporation de 3 à 15 kg du produit selon l'une quelconque des revendications précédentes, par m3 de béton.