Brevet FR2704854A1 — publié le 19941110

L'invention a pour objet une gunite de réparation (ou mortier de réparation projetable), et en particulier une composition de gunite destinée à l'application sur le béton et notamment à la réfection du béton, en particulier du béton armé. Lorsqu'on doit réparer du béton en particulier du béton armé, on applique en général par projection sur celui-ci une couche de gunite normalement d'une épaisseur de 30-35 mm. La gunite doit être capable de résister aux changements dimensionnels du support sans subir de dommages pendant un certain temps. Une telle capacité peut être déterminée par la longueur caractéristique des fissures en soumettant un prisme de gunite à un essai de traction par flexion à l'aide d'un appareil exerçant une charge sur un point central. Au fur et à mesure que la charge augmente, le prisme se déforme et, sur la face du prisme opposée à la face soumise à la charge, il se forme une zone de micro- fissures caractéristique de la composition particulière soumise à l'essai. Après avoir atteint la charge maximale, les micro-fissures se combinent de telle sorte qu'il se forme une fissure permanente et que la tension diminue de plus en plus jusqu'à ce que la rupture s'ensuive. La longueur caractéristique des fissures peut être calculée à partir de l'énergie de rupture de la composition soumise à l'essai (l'aire sous la courbe caractéristique en forme de cloche de la contrainte en fonction de la déformation, laquelle courbe est obtenue dans l'essai ci-dessus de traction par flexion), le module d'élasticité statique (module E), et la résistance centrique à la traction de la composition soumise à l'essai. Plus la longueur caractéristique des fissures est grande, plus la gunite est performante. Une gunite particulièrement performante aura une énergie de rupture élevée ainsi qu'une longueur caractéristique des fissures d'un ordre de grandeur élevé. En poursuivant ses recherches dans ce domaine, la Demanderesse a maintenant trouvé une nouvelle composition de gunite de réparation ayant d'excellentes propriétés, comme mis en évidence par la longueur caractéristique des fissures d'un ordre de grandeur élevé. L'invention concerne donc une composition de gunite destinée à réparer les surfaces en béton, laquelle composition comprend du ciment et un granulat, ce dernier ayant un module d'élasticité statique moyen de 000- 40 000 N/mnm2. Le module d'élasticité statique (également connu comme "module E") du granulat devant être utilisé dans les compositions de l'invention, est inhabituel- lement "faible", les granulats d'une gunite projetable usuelle ayant une valeur de l'ordre de 25 000 à plus de 60 000 N/mm2. Le module E est en général mesuré avec un appareil à ultra-sons, par exemple un appareil à ultra-sons Type BP 5 de Steinkamp (Dr. Ing. G. Steinkamp, Brême, Allemagne). Le module E correspond au module E moyen du granulat; il est possible d'avoir un composant du granulat ayant un module E dépassant la limite supérieure de 40 000 N/mm2, à condition que le granulat utilisé dans les compositions de gunite de l'invention contienne suffisamment de composants ayant un module E inférieur, afin de ramener la moyenne dans Ies limites indiquées plus haut. En fonction du domaine d'application, tous les types connus de ciment peuvent être utilisés dans les quantités habituelles, le ciment Portland étant préféré. Le faible ordre de grandeur du module E du granulat peut être atteint par le choix du granulat utilisé et par son utilisation en association avec des fibres de matières minérales naturelles. Le granulat utilisé est de préférence du sable dans lequel la proportion de sable à module E élevé est faible. En pratique, on choisit les types de sables ayant une granulométrie maximale de 4 mm. Le mélange de sable utilisé doit de préférence avoir un module d'élasticité moyen de 000-30 000 N/mm2, de préférence inférieur à 25 000 N/mm2. Les fibres de matières minérales naturelles normalement appropriées sont la poudre de chaux (qui peut être sous forme de gros grains), les poudres ultra-fines de roches, les micro-fibres de roches ou les fibres similaires. De telles matières sont présentes dans les compositions de l'invention de préférence en une quantité de 0,5 à 2,5% en poids par rapport au poids total de la composition de gunite sèche. De préférence, la composition de gunite de l'invention est appliquée sur le support par projection, de préférence selon le procédé de projection à sec. Lorsqu'elle est projetée comme gunite de réparation sur le support, la composition de gunite de l'invention se durcit pour former une couche ayant une énergie de rupture élevée et une longueur caractéristique des fissures d'un ordre de grandeur élevé, ce qui se traduit par une flexibilité élevée, une résistance élevée au gel et un faible module d'élasticité. Contrairement aux produits habituels qui donnent des couches protectrices durcies ayant un module d'élasticité supérieur à 000 N/mm2, les compositions de l'invention peuvent être utilisées pour obtenir des couches protectrices ayant un module d'élasticité inférieur à 25 000 N/mm2. Ainsi, les compositions de l'invention peuvent être utilisées toutes les fois qu'on désire produire une couche supérieure malléable insensible aux fissures. La ductilité améliorée et le faible module d'élasticité des compositions de gunite de l'invention permettent la réduction voir même l'élimination complète d'une armature anti-retrait. Ainsi, Ies couches ne doivent pas être si épaisses et souvent l'application d'une seule couche suffit. On a trouvé qu'en associant des matières fibreuses, telles que la chaux et/ou les micro-fibres de roches, avec du sable comme décrit plus haut et du ciment, on obtient d'excellents résultats, particulièrement dans l'essai décrit plus haut. Des associations particulièrement bonnes sont celles dans lesquelles les pourcentages en poids de la poudre de chaux et des micro-fibres de roches sont respectivement de 1,5 et de 0,8-1,5. Lorsqu'aucun autre composant n'est présent, le sable représente 77-78%, le ciment représentant le reste. Lorsque d'autres composants sont désirés, il est nécessaire de modifier les quantités de sable et de ciment, ce qui est à la portée de l'homme du métier. Les autres composants appropriés pour une utilisation dans les compositions de gunite de I'invention sont bien connus de l'homme du métier. Ces constituants peuvent être ajoutés en proportions habituelles en fonction du domaine d'application. Par exemple, il est possible d'ajouter de la fumée de silice ou des cendres volantes en tant que charge, et/ou une armature connue de fibres. Tous les ingrédients sont mélangés à l'état sec selon des procédés connus et peuvent être introduits par voie pneumatique dans la buse de projection de n'importe quelle machine de projection à sec (par exemple Meyco Piccola, Meyco Unica ex Meynadier AG, Winterthur, Suisse) o ils sont mélangés avec de l'eau et projetés. La quantité d'eau peut varier en fonction des conditions, mais elle peut être facilement déterminée dans toute circonstance par un ouvrier qualifié. En général, le rapport pondérai eau/liant (le liant comprenant bien sûr des matières telles que la fumée de silice ou les cendres volantes, lorsqu'elles sont présentes) pour la projection à sec est compris entre 0,3 et 0,6, de préférence entre 0,4 et 0,5. Habituellement aucun accélérateur n'est utilisé. L'épaisseur d'application peut varier de 12 à 100 mm. Les exemples non limitatifs suivants illustrent l'invention. Toutes les parties s'entendent en poids. Exemple 1: Constituants Module d'élasticité Densité Proportions N/mm2 kg/m3 % en poids Ciment 18 000 (17 000-21 000) 2000-2150 20,0 Sables 24 000 (23 000-83 000) 2670-3050 77,7 Poudre de chaux 24 000 2500 1,5 Micro-fibres de roches 17 000 (en coupe) 2500 0,8 000 (en longueur) Gunite projetable 22 137 2131 100 On mélange les divers constituants à l'état sec et on ajoute de l'eau dans la buse de projection de sorte à obtenir un rapport eau/liant de 0,4. Ce rapport est utilisé dans les exemples suivants. Exemples 2 à 12: D'autres exemples de gunites projetables appropriées sont indiqués dans le tableau suivant, les proportions des divers constituants étant données en pourcentages en poids. Dans le tableau, "MSM" signifie poudre ultra-fine de roches, "MSM PF" signifie micro- fibres de roches et "KTSM" signifie poudre de chaux. Cette dernière est sous forme de grains grossiers (4 mm). Tableau EXEMPLE.S CIMENT SABLES KSTM MSM MSM PF 2 20 77,7 1,5 0,8 3 20 7515 3 1,5 4 20 72 5 3 15 74,5 10 0,5 6 15 75 10 7 20 77,7 1,5 0, 8 8 20 77 215 0,5 9 20 69,2 10 0,8 20 77 1,5 1,5 il 20 77 3 12 20 77 3 Exemple 13: Les compositions des exemples 1 à 10 ont été soumises à des essais selon la méthode d'essai non homologuée RILEM 50-FMC (Réunion Internationale des Laboratoires d'Essais de Recherches sur les Matériaux et les Constructions). On soumet au même essai une gunite du commerce comprenant, en poids, 42% de ciment, 33% de sable (0,15-1,20 mm), 17% de sable (1,20-2,38 mn), 3,4% de fumée de silice et 3,3% de chaux, le reste étant constitué par des quantités mineures d'adjuvants. Les résultats, exprimés en longueur caractéristique des fissures, sont les suivants: Exemple 1: 435 mm Exemple 10: 382 mm Gunite du commerce: 262 mm Les performances à la fissuration des compositions de l'invention sont considérablement supérieures à celles de la gunite du commerce. Les compositions de l'invention ont été projetées sur un support de béton. Dans les essais subséquents de flexibilité, les compositions de l'invention se sont révélées être supérieures à la gunite du commerce en termes de flexibilité et de durée. REVENDICATIONS 1. Une composition de gunite destinée à réparer les surfaces en béton, caractérisée en ce qu'elle comprend du ciment et un granulat, ce dernier ayant un module d'élasticité statique moyen de 15 000-40 000 N/mm2. 2. Une composition de gunite selon la revendication 1, caractérisée en ce que le granulat est une association de sable et de matière minérale naturelle ayant une structure fibreuse. 3. Une composition de gunite selon la revendication 1 ou 2, caracté- risée en ce que la matière minérale naturelle est choisie parmi la poudre de chaux, les poudres ultra-fines de roches et les micro-fibres de roches. 4. Une composition de gunite selon la revendication 3, caractérisée en ce que la matière minérale naturelle représente de 0,5 à 2,5% en poids par rapport au poids total de la composition de gunite sèche. 5. Une composition de gunite selon la revendication 2, caractérisée en ce que le sable a un module d'élasticité moyen de 20 000-30 000 N/mm2 et une granulométrie maximale de 4 mm. 6. Un procédé de réparation d'une surface en béton, caractérisé en ce qu'il comprend la projection sur la surface du béton d'une composition de gunite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7. Un procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la projection est effectuée selon un procédé de projection à sec.