Brevet FR2726263A1 — publié le 19960503

La présente invention a pour objet des produits en béton et plus particulièrement un agent formulé pour contrôler l'efflorescence dans les produits en béton, en particulier ceux coulés à sec. L'efflorescence peut constituer un problème important dans les produits en béton, en particulier les produits en béton coulés à sec qui sont exposés à l'humidité pendant leur utilisation. L'efflorescence est un dépôt de sels sur la surface du béton. Les sels sont extraits du béton par lessivage par de l'eau et se cristallisent par évaporation subséquente de l'eau. Il existe deux types d'efflorescence, l'efflorescence primaire (précoce, à court terme) et l'efflorescence secondaire. L'efflorescence primaire est le résultat de l'extraction des sels hors de la gâchée de ciment après évaporation de l'eau de gâchage. L'efflorescence secondaire est le résultat de l'extraction des sels hors du béton avec de l'eau qui se déplace à travers le substrat en béton, soit en continu ou de manière intermittente, ou avec de l'eau qui provient de l'exposition de la surface en béton à des cycles alternés de mouillage et de séchage. Il existe des agents destinés à réduire l'efflorescence, mais la plupart d'entre eux ne sont efficaces que pour le contrôle de l'efflorescence primaire ou de l'efflorescence secondaire. Il existe donc un besoin pour un produit qui réduira en même temps l'efflorescence primaire et secondaire dans les produits en béton, en particulier les produits en béton coulés à sec, sans nuire fortement aux critères de performances, par exemple la résistance à la compression et la résistance à la flexion. La Demanderesse a maintenant trouvé qu'un agent comprenant: a) un acide gras du tallol et b) un acide gras insaturé ayant de 8 à 28 atomes de carbone dans un rapport pondéral de l'acide gras du tallol à l'acide gras insaturé compris entre 1:10 et 2;1, de préférence entre 1:5 et 2:1 et spécialement entre 1:2 et 1,5:1, permet de réduire l'efflorescence primaire et secondaire dans les produits en béton, en particulier les produits en béton coulés à sec. Selon un aspect, l'invention concerne donc l'agent anti-efflorescence indiqué plus haut. Selon un aspect préféré, une partie de l'acide gras du tallol et/ou dudit acide gras est sous forme de sel avec au moins un ion choisi parmi une alcanolamine ou une alkylamine. Selon un autre aspect, la présente invention concerne une méthode pour réduire l'efflorescence dans les produits en béton, caractérisée en ce qu'on utilise une gâchée de béton contenant un agent anti- efflorescence de l'invention pour former un produit en béton. Selon un autre aspect, la présente invention concerne un produit en béton formé à partir d'une gâchée de ciment comprenant l'agent anti-efflorescence. Les agents anti-efflorescence de l'invention améliorent la qualité des produits en béton, en particulier des produits en béton coulés à sec, en contrôlant l'efflorescence primaire et secondaire, en réduisant l'absorption d'eau, en améliorant la résistance aux dégâts causés par le gel et en augmentant l'intensité de la couleur du béton pigmenté. En outre, les agents sont assez stables pour le transport en vrac. Les agents de l'invention peuvent être utilisés pour n'importe quelle application du béton, par exemple le béton prêt à l'emploi, le béton préfabriqué, la maç,onnerie, le mortier de maçonnerie, le crépi et les tuyaux. Toutefois, les agents de l'invention sont particulièrement utiles pour la préparation de produits en béton coulés à sec. Les produits en béton coulés à sec sont bien connus dans la technique et sont formés à partir d'une gâchée relativement sèche comprenant du ciment et un granulat contenant juste assez d'eau pour l'hydratation du ciment. Les produits en béton coulés à sec comprennent les blocs de béton, les pavés en béton et les tuiles en béton pour toitures. L'acide gras du tallol est la fraction d'acide gras produite par distil- lation fractionnée de tallol brut. L'acide gras du tallol est disponible dans le commerce et varie quelque peu dans sa constitution en fonction de la source particulière, mais contient en général environ 84-94% d'acides gras, 2-8% d'acides de résines et 2-8% d'insaponifiables. La portion d'acide gras contient en général environ 45-55% d'acide oléique, 40-50% d'acides linoléiques et 2-7% d'acides gras saturés. Les acides gras insaturés utiles dans la présente invention sont des acides gras insaturés ayant de 8 à 28 atomes de carbone. Les acides gras insaturés peuvent être ramifiés ou linéaires, substitués ou non substitués avec d'autres groupes fonctionnels, par exemple des groupes alcools ou des groupes amines ou l'une quelconque de leurs combinaisons. De préférence, l'acide gras insaturé est un acide gras en C12-C20 linéaire non substitué, par exemple l'acide oléique, l'acide palmitoléique, l'acide linoléique et leurs mélanges. Plus préfé- rablement, l'acide gras insaturé est l'acide oléique. Cornme indiqué plus haut, une partie de l'acide de l'acide gras du tallol et/ou de l'acide gras insaturé est de préférence présente sous forme d'un sel obtenu avec au moins une alcanolamine et/ou une alkylamine. Les alcanolamines sont choisies parmi les mono-, di- et trialcanolamines, par exemple l'éthanol- amine, la diéthanolamine et la triéthanolamnine. Les alkylamines sont choisies parmi les mono-, di- et trialkylamines et peuvent être linéaires ou ramifiées, à condition qu'elles soient capables de former un sel avec un acide gras. De préférence, l'alkylamine est une (alkyl en CI-CQ)amine, par exemple l'éthylamine, la diéthylamine, la diisopropylamine et la tributylamine. On utilise de préférence une trialcanolamine telle que la triéthanolamine pour former un sel avec l'acide gras du tallol et/ou l'acide gras insaturé. Les agents anti- efflorescence contenant un sel d'alcanolamine et/ou un sel d'alkylamine ont des propriétés de dispersion améliorées lorqu'ils sont mélangés avec des matières à base de ciment, et ils ont tendance à augmenter la résistance à la compression des produits à base de béton par rapport au produits à base de béton contenant l'agent exempt de sel d'alcanol- amine ou de sel d'alkylamine. On prépare les agents de l'invention en combinant l'acide gras du tallol et l'acide gras insaturé et en les mélangeant à la température ambiante jusqu'à obtention d'un mélange homogène, en général pendant 20-30 minutes. Lorsqu'on désire inclure dans les agents un sel d'alcanolamine ou un sel d'alkylamine de l'acide gras du tallol et/ou de l'acide gras insaturé, les sels peuvent être formés in situ ou un sel d'alcanolamine ou d'alkylamine préformé peut être ajouté directement à l'agent. L'ordre de mélange des composants n'est pas déterminant. On forme de préférence le sel in situ en combinant l'acide gras du tallol et l'acide gras et en les mélangeant à la température ambiante jusqu'à obtention d'un mélange homogène et en ajoutant ensuite lentement l'alcanolamine ou l'alkylamine désirée pour former le sel. Les trois matières peuvent également être combinées et mises sous agitation jusqu'à obtention d'un mélange homogène. Lorsqu'on désire former le sel in situ, l'alcanolamine et/ou l'alkyl- amine est en général combinée avec les autres composants en une quantité suffisante pour former au moins 2% en poids de sels par rapport au poids total de l'agent. En général, l'alcanolamine et/ou l'alkylamine est combinée avec les autres composants de l'agent en une quantité suffisante pour former entre 2 et 50%, de préférence entre 4 et 15% en poids de sels par rapport au poids total de l'agent. Un sel d'alcanolamine ou d'alkylamine préformé d'un acide gras ou d'un acide gras du tallol peut également être combiné avec l'acide gras du tallol et l'acide gras insaturé pour former les agents de la présente invention contenant au moins 2% en poids de sel par rapport au poids total de l'agent. Les quantités de sels de l'acide gras du tallol et/ou de l'acide gras en excès d'environ 15% en poids par rapport au poids total de l'agent ont tendance à réduire l'efficacité de l'agent comme agent anti-efflorescence. Cela peut être compensé, du moins en partie, par l'augmentation de la dose de l'agent pour une application particulière. Comme indiqué plus haut, l'acide gras du tallol et l'acide gras in- saturé sont présents dans l'agent dans un rapport pondéral de l'acide gras du tallol à l'acide gras insaturé de 1:10 à 2:1, de préférence de 1:5 à 2:1 et plus préférablement de 1:2 à 1,5:1. Lorsque l'acide gras du tallol et/ou l'acide gras in- saturé est présent sous forme de sel, le rapport est calculé comme si la totalité de l'acide gras du tallol et de l'acide gras insaturé existait sous forme d'acide. Les agents anti-efflorescence de la présente invention sont utiles pour réduire l'efflorescence dans les produits en béton coulés à sec comme indiqué plus haut. Les produits en béton coulés à sec sont bien connus dans la technique et peuvent être préparés selon l'une quelconque des méthodes connues dans la technique, l'agent de l'invention étant ajouté à la gâchée de béton à l'une quelconque des étapes précédent l'hydratation. L'agent est ajouté de préférence à la gâchée de béton pendant l'étape de pré-mouillage, c'est-à-dire au granulat et à une portion de l'eau de gâchée, avant l'addition du ciment. Le type et la quantité de granulat utiles dans l'invention correspondent à ce qui est utilisé normalement dans les produits en béton et dépendent de l'application particulière et de la disponibilité des matériaux. La quantité d'agent à ajouter à la gâchée de béton de l'invention dépendra de l'application particulière. En général, des quantités de 196 à 782 ml d'agent pour 100 kg de ciment sont utilisées pour obtenir un contrôle efficace de l'efflorescence. Les exemples suivants illustrent l'invention sans aucunement en limiter la portée. EXEMPLE 1 On prépare un agent de l'invention de la manière suivante: On mélange 7, 7 kg d'acide gras du tallol CA 0406 de la société Chemical Associates of Illinois, Inc., Copley, Ohio, et 7,7 kg d'acide oléique, on agite pendant 30 minutes et on transfère ce mélange dans un récipient de stockage pour une utilisation ultérieure (voir les exemples 4 et 5). EXEMPLE 2 On prépare un agent de l'invention de la manière suivante: On mélange 7, 3 kg d'acide gras du tallol CA 0406, 7,3 kg d'acide oléique et 0,77 kg de triéthanolamine, on agite pendant 30 minutes et on transfère ce mélange dans un récipient de stockage pour une utilisation ultérieure (voir les exemples 3 et 4). EXEMPLE 3 On prépare des pavés en béton contenant 196, 326 et 456 ml de la composition de l'exemple 2 pour 100 kg de ciment en procédant de la manière suivante: Dans un agitateur à turbine approprié pour une utilisation dans la production de pavés en béton, on introduit 1,143 kg de granulat que l'on mélange avec 10% d'eau de gâchée pendant environ 30 secondes et pendant ce temps, on ajoute une quantité appropriée de l'agent de l'exemple 2. Le granulat est un mélange de 113 kg de calcaire # 89 et 1,029 kg de sable concassé. Alors que le mélange se poursuit, on introduit environ 218 kg de ciment de type I et le reste de l'eau de gâchée. Au bout de 3 minutes de malaxage, on verse la gâchée par l'intermédiaire d'une bande transporteuse dans une trémie à palette simple. Au fur à mesure que les pavés sont prêts, ils sont stockés puis transférés dans une chambre de cure o elles demeurent pendant environ 18 heures. Apres avoir été retirés de la chambre de cure, les pavés sont mis sous forme de cubes, rainurés et 6 2726263 stockés dans une cour. On prend au hasard des échantillons de pavés contenant 196, 326 et 456 ml d'agent de l'exemple 2 pour 100 kg de ciment et on les soumet à des essais pour mesurer la résistance à la compression, l'absorption d'eau et l'efflorescence. On mesure la résistance à la compression et l'absorption d'eau selon la norme ASTM C 140 dont les résultats figurent dans le tableau 1. D'autres échantillons de pavés sont pris au hasard à la fin des 18 heures de cure et on les laisse sécher dans un endroit abrité de la cour pour qu'ils sèchent lentement pendant 4 jours. Aucun développement de l'efflorescence (primaire) n'est observé pendant ces 4 jours. Toutefois, sur des pavés de référence, préparés de manière identique à celle décrite plus haut, sauf qu'aucun agent anti- efflorescence n'a été ajouté à la gâchée de ciment, on a observé pendant ces 4 jours des "taches" blanchâtres, signes d'une efflorescence primaire. Au bout de 5 jours, on prend au hasard des pavés et on les soumet à une série de cycles de mouillage et de séchage. Pendant 3 heures, on soumet les pavés à une pulvérisation d'eau à l'aide d'un arroseur pour gazon, suivi par un lent séchage à l'air et à l'ombre. Les cycles de mouillage et de séchage continuent pendant 20 jours de travail, temps pendant lequel les pavés sont également soumis à des chutes de pluies périodiques. Il n'y a qu'une faible trace d'efflorescence (secondaire) sur les couches inférieures des pavés. On observe une plus forte efflorescence (secondaire) dans les pavés de référence (qui ne contenaient pas d'agent anti-efflorescence) selon l'invention. TABLEAU 1 AGENT DOSE (mli RESISTANCE A LA ABSORPTION pour 100 kg COMPRESSION (KPa) (%) de ciment) apres 7 jours Exemple 2 196 61639 3,6 Exemple 2 326 61088 3,2 Exemple 2 456 58985 4,2 7 2726263 EXEMPLE 4 On prépare des blocs architecturaux, certains contenant 326 ml de l'agent de l'exemple 1 pour 100 kg de ciment, certains contenant 652 ml d'agent de l'exemple 1 pour 100 kg de ciment et certains contenant 326 mnl d'agent de l'exemple 2 pour 100 kg de ciment. On prépare les blocs selon les méthodes habituelles avec un rapport du ciment au granulat de 1:8, l'agent étant ajouté au granulat pendant l'étape de pré-mouillage et à une portion de l'eau de gâchage. Apres avoir été retirés de la chambre de cure, les blocs architecturaux sont rainurés et stockés dans la cour. On prend au hasard des blocs architecturaux et on les soumet aux essais comme décrit à l'exemple 3. Les données de résistance à la compression et d'absorption sont indiquées dans le tableau 2. On observe visuellement l'efflor- escence primaire et secondaire en procédant de manière analogue à celle décrite à l'exemple 3. Aucune efflorescence primaire au bout des 4 jours de cure n'est observée pour les blocs contenant les agents antiefflorescence de l'exemple 1 et de l'exemple 2, alors que le bloc architectural de référence qui ne contient pas d'agent anti- efflorescence présente des signes d'efflorescence primaire pendant les 4 jours de cure. Le bloc contenant l'agent anti-efflorescence de l'exemple 1 et le bloc contenant l'agent anti-efflorescence de l'exemple 2 sont soumis à des cycles répétés de mouillage et de séchage identiques à ceux de l'exemple 3 et on observe pas ou peu d'efflorescence secondaire après 20 jours. Toutefois, on observe une efflorescence secondaire importante pendant les 20 jours pour le bloc de référence qui ne contient pas d'agent anti-efflorescence de l'invention. TABLEAU 2 AGENT DOSE (ml RESISTANCE A LA ABSORPTION pour 100 kg COMPRESSION (KPa) (%) de ciment) après 7 jours Exemple 1 326 20684 3, 1 Exemple 1 652 20546 4,2 Exemple 2 326 26062 EXEMPLE 5 On prépare des blocs gris normalisés, certains contenant 522 ml d'agent de l'exemple 1 pour 100 kg de ciment et certains contenant 784 ml d'agent de l'exemple 1 pour 100 kg de ciment. On prépare les blocs selon les méthodes habituelles avec un rapport du ciment au granulat de 1:11, l'agent étant ajouté au granulat pendant l'étape de pré-mouillage et à une portion d'eau de gâchage. Apres avoir été retirés de la chambre de cure, les blocs sont rainurés et stockés dans la cour. On prend au hasard des échantillons de blocs et on les soumet à des essais comme à l'exemple 3. Les données de résistance à la compression et d'absorption sont indiquées dans le tableau 3. On observe visuellement l'efflor- escence primaire et secondaire en procédant de manière analogue à celle décrite à l'exemple 3. On observe aucune efflorescence primaire pendant les 4 jours de cure sur les blocs gris normalisés contenant les agents anti-efflorescence de l'exemple 1, alors que le bloc gris normalisé de référence exempt d'agent anti-effluorescence présente des signes d'efflorescence primaire pendant les 4 jours de cure. Le bloc gris normalisé contenant l'agent anti-efflorescence de l'exemple 1 est soumis à des cycles répétés de mouillage et de séchage similaires à ceux de l'exemple 3 et on observe une faible efflorescence secondaire après 20 jours. Toutefois, sur le bloc gris normalisé de référence qui est exempt d'agent anti-efflorescence, on observe une efflorescence secondaire prononcée pendant les 20 jours. TABLEAU 3 AGENT DOSE RESISTANCE RESISTANCE ABSORPTION (ml pour A LA A LA (%) kg COMPRES- COMPES- de ci- SION (KPa) SION (KPa) ment) apres 1 jour apres 7 jours Ex. 1 522 4757 7653 5,7 Ex. 1 784 4344 6757 6,0 REVENDICATIONS 1. Un agent anti-efflorescence pour des produits en béton, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un acide gras du tallol, et b) un acide gras insaturé ayant de 8 à 28 atomes de carbone, le rapport pondérai de l'acide gras du tallol à l'acide gras insaturé étant de 1:10 à 2:1, et une partie de l'acide a) et/ou b) étant éventuellement sous forme d'un sel avec au moins une alcanolamine et/ou une alkylamine. 2. Un agent anti-efflorescence selon la revendication 1, caractérisé en ce que les produits en béton sont des produits en béton coulés à sec. 3. Un agent anti-efflorescence selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une partie du composé a) et/ou b) est sous la forme d'un sel avec au moins une alcanolamine et/ou une alkylamine. 4. Un agent anti-efflorescence selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que le sel est un sel d'alcanolamine. 5. Un agent anti-efflorescence selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que le sel est présent en une quantité comprise entre 4 et 50% en poids par rapport au poids total de l'agent. 6. Un agent anti-efflorescence selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé en ce que l'acide gras du tallol et ledit acide gras insaturé sont présents dans un rapport pondérai de 1:5 à 2:1. 7. Un agent anti-efflorescence selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que l'acide gras insaturé contient de 12 à 20 atomes de carbone. 8. Un agent anti-efflorescence selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'acide gras insaturé est l'acide oléique. 9. Une méthode pour réduire l'efflorescence dans les produits en béton, caractérisée en ce qu'on utilise pour former les produits en béton une gâchée de béton contenant un agent comprenant: a) un acide gras du tallol, et b) un acide gras insaturé ayant de 8 à 28 atomes de carbone, dans un rapport pondérai de l'acide gras du tallol à l'acide gras insaturé de 1:10 à 2:1; une partie de l'acide a) et/ou b) étant éventuellement sous forme de sel avec au moins une alcanolamine 2726263 et/ou une alkylamine. 10. Un produit en béton, caractérisé en ce qu'il est formé à partir d'une composition à base de ciment contenant un agent comprenant a) un acide gras du tallol, et b) un acide gras insaturé ayant de 8 à 28 atomes de carbone dans un rapport pondérai de l'acide gras du tallol à l'acide gras insaturé de 1:10 à 2:1; une partie de l'acide a) et/ou b) étant éventuellement sous forme d'un sel avec au moins une alcanolamine et/ou une alkylamine.