Brevet FR2728255A1 — publié le 19960621

MELANGE POUR BETON DE SABLE POUR LA REFECTION DE GALERIES. La présente invention concerne un mélange pour béton de sable pour la réfection de galeries du type conduits d'égout. On connait pour réhabiliter les galeries de type conduits d'égout, encore appelées ovoïdes dans le milieu des travaux publics, le procédé de projection sur la paroi intérieure des galeries d'un produit sec qui vient colmater les fissures et les arrachements locaux du revêtement intérieur et reformer ainsi une paroi rénovée. Ce type de réhabilitation par projection par voie sèche pose le problème des retombées de produit lors de sa projection en voûte. Il entraîne d'une part un problème de nocivité pour le personnel d'intervention chargé de projeter le produit dans les conduits, du fait essentiellement du milieu confiné dans lequel le produit est projeté, et d'autre part impose une opération de nettoyage des conduits après projection. Le plus souvent, la réhabilitation des conduits s'effectue par voie humide en projetant sur leur paroi intérieure un béton qui permet de chemiser lesdits conduits. Un tel béton doit présenter une très bonne résistance à la corrosion car il est en contact avec les fluides très agressifs qui circulent dans ce genre de conduit. II doit également présenter une bonne aptitude au pompage et à la projection. En effet la distance entre deux regards permettant d'accéder à l'intérieur des conduits d'égouts est généralement égale à 30 mètres et peut atteindre parfois 50 mètres. Pour pouvoir projeter le béton sur toutes les parois du conduit, il est donc nécessaire de faire passer un tuyau d'une longueur au moins égale à la moitié de la distance entre deux regards et qui relie d'une part la station de malaxage du béton, située à l'extérieur sur la chaussée, et d'autre part la lance de projection maintenue par l'opérateur qui effectue le chemisage. Si le béton n'est pas suffisamment pompable, il risque de se solidifier à l'intérieur du tuyau rendant ainsi toute opération impossible. Enfin, un tel béton doit présenter une bonne résistance à l'abrasion et pour cela présenter une résistance mécanique à 28 jours supérieure à 30 MPa. II est connu d'utiliser pour ce type d'application, des bétons dits bétons de sable, du type constitués de sables naturels. de ciment, d'un ajout calcaire et d'eau. L'ajout calcaire peut être par exemple un sable alluvionnaire. Ce type de béton présente une excellente aptitude au pompage et une résistance mécanique correcte. Mais il s'avère que ce type de béton de sable naturel avec ajout calcaire présente une résistance médiocre aux milieux agressifs. De plus, on constate que lors de la mise en oeuvre des bétons par projection, on se heurte à un problème de perte importante de produit du fait des rebonds contre les parois du conduit sur lesquels il est projeté. Le ratio entre le béton adhérent aux parois et le béton effectivement projeté dépasse alors difficilement 50 %. La présente invention a pour objet un béton de sable projetable par voie humide pour la réfection de galeries du type ovoïdes d'égouts, présentant une bonne aptitude au pompage, présentant une meilleure résistance mécanique et permettant de diminuer le pourcentage de perte dû au rebond lors de sa projection. La présente invention concerne plus particulièrement un mélange pour béton de sable pour la réfection de galeries du type conduits d'égout, caractérisé en ce qu'il est constitué, en pourcent poids, de: - 5 à 20 % de ciment; - 4 à 20 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu; - 5 à 20 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu; - 50 à 75 % de sable de laitier de haut fourneau. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, - le mélange est constitué, en pourcent poids, de: - 13 à 17 % de ciment; - 5 à 7 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu; - 15 à 17 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu ; - 60 à 64 % de sable de laitier de haut fourneau. - le mélange est constitué, en pourcent poids, de: - 5 % de ciment; - 15 à 20 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu; - 15 à 20 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu; - 55 à 65 % de sable de laitier de haut fourneau. - le mélange est constitué, en pourcent poids, de - 15% de ciment; - 6 % de laitier de haut foumeau vitrifié et moulu; - 16 % de laitier de haut foumeau cristallisé et moulu; - 62 % de sable de laitier de haut fourneau. - le ciment est un ciment Portland contenant au moins 97 % de clinker, et dont la résistance à 28 jours est comprise entre 45 et 65 MPa. - le laitier de haut fourneau vitrifié et le laitier de haut fourneau cristallisé ont une composition suivante en pourcent poids: -38 à 44 % de chaux; -33à38%desilioe; -8à 12%d'alumine; -6à9 % de magnésie. - la granulométrie du laitier de haut foumeau vitrifié moulu et du laitier de haut foumeau cristallisé moulu est comprise entre 0 et 80 microns et la surface spécifique desdits laitiers est comprise entre 2500 et 3500 cm2/g. - le laitier de haut foumeau vitrifié moulu présente un taux de vitrification supérieur à 90 %. -le mélange comporte au moins un adjuvant plastifiant, réducteur de eau. La présente invention concerne également l'utilisation du mélange pour la fabrication d'un béton pour la réfection de galeries par projection par voie humide, et un procédé de réparation de galeries du type conduits d'égouts, dans lequel on réalise un béton contenant en pourcent poids 85 à 95 % de mélange selon l'invention à 5 à 15 % d'eau, on projette ledit béton sur les parois de la galerie et on le lisse. Les caractéristiques et avantages apparaîtront mieux à la suite de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple. Pour réparer les petites galeries du type conduits d'égouts par projection par voie humide, I'invention propose d'utiliser un béton de sable fabriqué à partir d'un mélange particulier, en mélangeant 85 à 95 % de mélange à 5 à 15 ou d'eau. Selon l'invention, le mélange pour béton de sable pour la réfection de galeries du type conduits d'égouts, est constitué, en pourcent poids, de: - 5 à 20 % de ciment; - 4 à 20 % de laitier de haut foumeau vitrifié et moulu; - 5 à 20 S6 de laitier de haut foumeau cristallisé et moulu; - 50 à 75 % de sable de laitier de haut fourneau. De manière préférentielle, le mélange pour béton de sable est constitué, en pourcent poids, de: - 13 à 17 0/o de ciment; - 5 à 7 % de laitier de haut foumeau vitrifié et moulu; - 15 à 17 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu; - 60 à 64 % de sable de laitier de haut fourneau. Le mélange pour béton de sable peut également être constitué, en pourcent poids, de: -5%deciment; - 15 à 20 % de laitier de haut foumeau vitrifié et moulu; - 15 à 20 % de laitier de haut foumeau cristallisé et moulu; - 55 à 65 % de sable de laitier de haut foumeau. Le ciment utilisé dans le mélange selon l'invention est un ciment Portland contenant au moins 97 % de clinker, et dont la résistance à 28 jours est comprise entre 45 et 65 MPa. Le laitier de haut foumeau vitrifié et le laitier de haut fourneau cristallisé utilisé ont une composition suivante en pourcent poids: - 38 à 44 % de chaux, -33à38%desilice, - 8 à 12 % d'alumine, - 6 à 9 % de magnésie, et la granulométrie du laitier de haut foumeau vitrifié moulu et du laitier de haut foumeau cristallisé moulu est comprise entre 0 et 80 microns et la surface spécifique desdits laitiers est comprise entre 2500 et 3500 cm2/g, de préférence égale à 3000 cm2/g. L'utilisation de laitier de haut fourneau vitrifié moulu et de laitier de haut foumeau cristallisé moulu au titre d'ajout à la place de l'ajout calcaire de la technique antérieure, ainsi que l'utilisation du sable de laitier de haut foumeau à la place de sable naturel, permet au béton fabriqué en utilisant le mélange selon l'invention de présenter des propriétés intéressantes du point de vue des performances mécaniques et de durabilité ainsi que du point de vue économique. En effet, les laitiers de haut foumeau, qu'ils soient sous forme cristallisée ou sous forme vitrifiée ou sous forme de sable, sont des produits hydrauliques actifs contrairement au calcaire, et la substitution dans les mélanges pour béton de l'ajout calcaire par ces produits actifs permet d'améliorer les performances mécaniques du béton obtenu à partir de ces mélanges grâce aux propriétés hydrauliques du laitier de haut fourneau. Ces propriétés hydrauliques sont liées à la structure du laitier, qui confère audit laitier une hydraulicité latente, c'est à dire un pouvoir d'établir des liaisons hydrauliques et ainsi développer des résistances mécaniques comme le ferait un ciment. Ces propriétés sont particulièrement importantes lorsque le laitier est vitrifié avec un taux de vitrification supérieur à 90 %, puis moulu. Le laitier de haut fourneau cristallisé, sous forme de sable ou moulu, présente lui aussi des propriétés hydrauliques, certes moins importantes que le laitier de haut fourneau vitrifié, mais non nulles. La difficulté de remplacer l'ajout calcaire dans les mélanges pour béton de sable pour la réfection des galeries du type conduits d'égout par des laitiers de haut fourneau, réside dans le fait que ce remplacement rend le pompage plus difficile, et il a fallu rechercher la formulation adéquate afin de pouvoir profiter, dans les ouvrages soumis à des agressions physiques et chimiques, des résistances obtenues avec les laitiers de haut fourneau, sans nuire au pompage du béton. A titre d'exemple, un béton constitué de 10 % d'eau et 90 % d'un mélange comportant 15 % de ciment Portland, 6 % de laitier de haut foumeau vitrifié moulu, 16 % de laitier de haut fourneau cristallisé moulu, et 62 % de sable de laitier dont le diamètre des granulats varient de 0 à 5 mm présente une résistance mécanique à 28 jours de l'ordre de 40 MPa. Ce béton a pu être pompé dans des tuyaux de 40 et de 50 mm de diamètre sur plus de 30 métres et a pu être projeté sur plus de 3 cm d'épaisseur dans un conduit d'égout, en voûte, sans avoir nécessité l'adjonction d'un accélérateur de prise. Les pertes liées au rebond du ciment contre les parois du conduit n'ont été que d'environ 10 %. A titre de variante, il est possible d'ajouter au mélange un agent plastifiant qui permettra d'augmenter encore les caractéristiques mécaniques du béton, sans nuire à son aptitude au pompage. II est également possible lorsque cela est nécessaire d'améliorer la rhéologie du béton par incorporation d'une petite quantité d'un ajout calcaire. Ainsi le mélange selon l'invention permet de réaliser un béton parfaitement apte et adapté à la réfection des conduits d'égout, car il présente une résistance mécanique élevée. ce qui lu permet de résister aux agressions mécaniques, et il présente une très bonne aptitude au pompage. De plus, le béton obtenu étant un béton à base essentiellement de laitier de haut fourneau, c'est à dire d'un produit basique. II a la propriété de très bien résister aux agressions chimiques qu'il subit par contact avec les effluents. D'un point de vue économique, pour obtenir des performances en terme de résistance mécanique identiques à celles obtenues à l'aide d'un béton de sable ordinaire, ce type de béton nécessite une quantité moins importante de ciment, ce qui représente un gain non négligeable. D'un point de vue environnement, ce type de béton obtenu à partir du mélange selon l'invention permet de valoriser des co-produits de la sidérurgie. Le mélange selon l'invention est particulièrement adapté à la réfection par projection par voie humide des conduits d'égout, mais peut également être utilisé pour la réfection de galerie de plus grande taille telles que les galeries de tunnel routier ou ferroviaire, par exemple REVENDICATIONS 1 - Mélange pour béton de sable pour la réfection de galeries du type conduits d'égouts, caractérisé en ce qu'il est constitué, en pourcent poids, de - 5 à 20 % de ciment, - 4 à 20 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu, - 5 à 20 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu; - 50 à 75 % de sable de laitier de haut fourneau. 2 - Mélange pour béton de sable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué, en pourcent poids, de - 13 à 17 % de ciment; - 5 à 7 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu; - 15 à 17 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu; - 60 à 64 % de sable de laitier de haut fourneau. 3 - Mélange pour béton de sable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué, en pourcent poids, de - 5 % de ciment ; - 15 à 20 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu; - 15 à 20 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu, - 55 à 65 % de sable de laitier de haut fourneau. 4 - Mélange pour béton de sable selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué, en pourcent poids, de: -15 de ciment; - 6 % de laitier de haut fourneau vitrifié et moulu; - 16 % de laitier de haut fourneau cristallisé et moulu; - 62 % de sable de laitier de haut fourneau. 5 - Mélange pour béton de sable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ciment est un ciment Portland contenant au moins 97 % de clinker, et dont la résistance à 28 jours est comprise entre 45 et 65 MPa. 6 - Mélange pour béton de sable selon l'une des revendications 1 à 4. caractérisé en ce que le laitier de haut fourneau vitrifié et le laitier de haut fourneau cristallisé ont une composition suivante en pourcent poids - 38 à 44 % de chaux; - 33 à 38 % de silice: - 8 à 12 016 d'alumine; - 6 à 9 % de magnésie. 7 - Mélange pour béton de sable selon l'une des revendications 1 à 4 et 6, caractérisé en ce que la granulométrie des grains du laitier de haut fourneau vitrifié moulu et du laitier de haut foumeau cristallisé moulu est comprise entre 0 et 80 microns et la surface spécifique desdits laitiers est comprise entre 2500 et 3500 cm2/g, de préférence égale à 3000 cm2/g 8- Mélange pour béton de sable selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le laitier de haut foumeau vitrifié moulu présente un taux de vitrification supérieur à 90 %. 9 - Mélange pour béton de sable selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un adjuvant plastifiant, réducteur d'eau. 10 - Utilisation du mélange selon les revendications précédentes pour la fabrication d'un béton pour la réfection de galeries par projection par voie humide. 11 - Procédé de réparation de galeries du type conduits d'égouts, caractérisé en ce que l'on réalise un béton contenant en pourcent poids 85 à 95 % de mélange selon les revendications 1 à 8 et 5 à 15 % deau, on projette ledit béton sur les parois de la galerie et on le lisse.