Brevet FR2725981A1 — publié le 19960426

REGULATEUR DE PRISE POUR CIMENTS ET MORUTIERS Le présent mémoire décrit un nouveau produit régulateur de prise pour bétons ou mortiers constitué essentiellement d'un composé uréique du sulfate de calcium. n est connu de régulariser la prise des bétons ou mortiers grâce à des ajouts de gypse ou de sulfate de calcium, le calcul de cet ajout tenant compte du SO3 déjà contenu dans le ciment. Dans la pratique, des ajouts de gypse compris entre 5 et 10 % sont courants. n est connu également d'utiliser de l'urée pour ce même effet. Le demandeur a trouvé un moyen nouveau pour régulariser la prise des bétons ou mortiers, consistant à ajouter au ciment du tétra-uréate du sulfate de calcium. Ce produit peut être obtenu par tous moyens connus et notamment par ceux décrits dans le B.F nO 91 06434. Ce produit présente sur le gypse plusieurs avantages. Tout d'abord, le tétra-uréate du sulfate de calcium conduit par hydrolyse à une dissociation de ce composé avec recombinaison en sulfate de calcium bi-hydraté, c'est à dire en gypse. Mais le gypse ainsi formé a un caractère microcristallin par opposition au gypse naturel broyé, habituellement employé. De ce fait, son activité est considérablement accrue, entraînant une efficacité améliorée dans son action retardatrice sur les prises des bétons ou mortiers. Le demandeur a trouvé que, sous cette forme, la disponibilité progressive du gypse ainsi précipité du tétra-uréate du sulfate de calcium était telle qu une quantité nettement inférieure pouvait conduire à des résultats équivalents, d'autant que la libération concomitante d'urée concoure au résultat.En moyenne, cette quantité exprimée en SO3 peut être considérablement réduite, ce qui permet d'augmenter d'autant la proportion relative de clinker dans le ciment final et d'améliorer, par conséquent, la valeur de ce dernier. Par ailleurs, il devient possible d'incorporer le produit au moment de l'emploi du dament et d'autres adjuvants pour la constitution des bétons, ce qui a l'avantage de pouvoir doser la quantité de retardateurs de prise à utiliser suivant le résultat recherché sans se préoccuper du dosage préalable de retardateurs dans le ciment. En effet, la solubilité et l'hydrolyse de l'uréate du sulfate de calcium sont telles qu'un bon mélange est facilement réalisé lorsque tous les composants du béton sont introduits dans un mélangeur. Dans la pratique, les doses du nouveau produit à employer sont comprises entre 0, 1 et 5 % par rapport au clinker. Elles peuvent être incorporées au clinker avant ou pendant le broyage. Elles peuvent aussi être incorporées au moment de l'emploi. Nous relatons maintenant le comportement de cet ajout comme modérateur de prise et par conséquent au moment et après celle-ci. Pour bien comprendre le rôle de ce nouveau produit lors de son emploi comme adjuvant aux ciments et mortiers, il est utile de se reporter à son comportement en présence d'eau. L'étude de l'hydrolyse de ce produit a amené le demandeur à considérer l'action de l'eau sous l'aspect de l'équilibre suivant Un excès d'eau déplace l'équilibre complètement dans le sens B, alors que l'absence d'eau conduit à la reconstitution du composé dans le sens A. Ainsi, pendant le mouillage, le mélange de ciment et du sulfate de calcium tétrauréique conduit à un mélange de ciment, de gypse naissant jouant le rôle habituel de modérateur de prise, tandis que l'urée libérée apparaît également dans cette phase. Par contre, lors de la prise et du séchage du béton, l'excès d'eau disparaît, fixée dans le liant ou évaporée et le tétra-uréate réapparaît, contribuant à la solidité du mélange. Le demandeur a en effet trouvé que l'uréate du sulfate de calcium présentait une résistance voisine de celle du plâtre après prise. Son apparition peut être facilement mise en évidence par une méthode non destructive telle que la méthode spectrale par rayons X par exemple. Elle fait apparaître les raies caractéristiques du nouveau produit, les raies de l'urée n'étant pratiquement pas visibles après prise définitive du béton.Par ailleurs le produit n'est pas hygroscopique. Les doses du nouveau produit à utiliser peuvent être calculées indépendamment de la teneur en S03 du clinker, car le gypse déjà contenu dans ce dernier joue un rôle très faible par rapport à celui résultant du nouveau produit. En moyenne, l'efficacité à S03 égal des nouveaux produits par rapport au gypse est environ 6 fois supérieure. Comme la teneur en SO3 du tétra-uréate du sulfate de calcium est de l'ordre de la moitié de celui contenu dans le gypse, les doses d'emploi de ce nouveau produit sont environ 3 fois plus faibles pour obtenir une efficacité comparable comme retardateur de prise.Dans la pratique, pour une teneur habituelle de 2,5 % de S03 ajoutée en provenance du gypse, une proportion de 0,8 % de S03 issu du tétra-uréate convient parfaitement, c'est à dire environ 2,2 % calculé en produit tel quel. On reste conforme à l'invention en utilisant le tétra-uréate du sulfate de calcium en mélange avec d'autres régulateurs de prise et notamment avec de l'urée en excès, la proportion de ces ajouts étant comprise entre 10 % et 200 % par rapport au tétra-uréate. Exemples: 1-1 kg de clinker correspondant à celui utilisé pour la constitution de ciment Portland de type I tel que défini dans la norme ASTM - C - 150, est utilisé sans ajout de gypse. On le mélange avant ou après broyage avec 10 g de tétra-uréate du sulfate de calcium soit 1 % par rapport au clinker. Le test Vicat par la méthode C 191 - ASTM, conduit à un temps de prise de 70 minutes. Un résultat équivalent aux emplois de gypse aurait nécessité un ajout de 60 g de gypse. Le nouveau produit réalise une équivalence de prise à une dose 6 fois plus faible que le gypse. 2- On opère comme dans l'exemple 1, mais on réalise le mélange dans les mêmes proportions au moment de son emploi pour la constitution d'un béton. Les résultats s'avèrent équivalents, rapportés au ciment employé. 3- On opère comme dans l'exemple 1, mais on utilise comme régulateur de prise un mélange de 10 g de gypse et de 5 g de tétra-uréate du sulfate de calcium. Le test Vicat conduit à un temps de prise de 90 minutes. 4 On opère comme dans l'exemple 1, mais on utilise un mélange de 5 g de tétra-uréate de sulfate de calcium et de 5 g d'urée. Le test vicat conduit à un temps de prise de 70 minutes. 4 Revendications 1 - Régulateur de prise pour ciments et mortier, caractérisé en ce qu'il est composé de tétra-uréate du sulfate de calcium. 2 - Régulateur de prise selon 1, caractérisé en ce qu il est utilisé dans une proportion comprise entre 0,1 et 5 % en poids par rapport au clinker. 3 - Régulateur de prise selon 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est utilisé en mélange avec d'autres régulateurs connus, tels que le gypse ou l'urée, la proportion de ces derniers étant comprise entre 10 "o et 200 0o par rapport au tétra-uréate du sulfate de calcium utilisé.