Brevet FR2786175A1 — publié le 20000526

SUSPENSIONS AQUEUSES DE SULFATE D'ALUMINIUM SURSATUREES ET STABLES La présente invention concerne l'utilisation des accélérateurs de prise pour composition cimentaire à base de sulfate d'aluminium ou de sulfates d'aluminium basiques. Il est connu que la prise et le durcissement des liants hydrauliques peuvent être accélérés par l'ajout d'un accélérateur de prise qui réduit l'intervalle séparant le mélange du béton du passage à la phase solide et accélère le développement de la résistance initiale du béton. Des accélérateurs de prise particulièrement utilisés sont le sulfate d'aluminium et les sulfates d'aluminium basiques. Ces accélérateurs peuvent être utilisés sous forme de solutions aqueuses. Une telle utilisation peut présenter des problèmes lorsque la concentration est élevée. En effet, un taux trop élevé conduit à une sursaturation de la solution aqueuse et à la formation de cristaux de sulfate d'aluminium. Ces cristaux décantent créant ainsi une inhomogénéité de la solution, qui lorsqu'elle sera introduite dans le liant hydraulique, pourra conduire à des matériaux aux propriétés dégradées. Les cristaux peuvent également boucher l'orifice du récipient contenant la solution aqueuse ou faire prendre l'accélérateur en masse. Un but de la présente invention est de réaliser une suspension sursaturée de sulfate d'aluminium ou d'un sulfate d'aluminium basique ne décantant pas. Dans ce but, l'invention concerne une suspension aqueuse sursaturée de sulfate d'aluminium présentant une concentration d'au moins 26 % en poids en sulfate d'aluminium par rapport à la somme eau + sulfate d'aluminium, ladite suspension comprenant au moins un agent complexant de l'aluminium. Une solution aqueuse de sulfate d'aluminium présentant une concentration d'au moins 26 % en poids en sulfate d'aluminium par rapport à la somme eau + sulfate d'aluminium est sursaturée et se présente sous la forme d'une suspension aqueuse de cristaux de sulfate d'aluminium et d'une solution aqueuse de sulfate d'aluminium. De préférence, selon la présente invention, la concentration en sulfate d'aluminium par rapport à la somme eau + sulfate d'aluminium est d'au plus 50 % en poids. Généralement, la suspension selon l'invention comprend au moins 0,0001 %, préférentiellement au moins 0,001 %, en poids d'au moins un agent complexant de l'aluminium par rapport au sulfate d'aluminium, de préférence au plus 5 %. Le problème que résout la présente invention se pose de la même manière avec les suspensions aqueuses de sulfates d'aluminium basiques en sursaturation. Par sulfates d'aluminium basiques, on entend un mélange d'hydroxydes d'aluminium basiques, dans lequel une partie des groupes-OH sont remplacés par des groupes sulfates. Selon le nombre de groupes OH remplacés, ces sulfates d'aluminium basiques comprennent un mélange d'AI(OH)3 et d'au moins un des composés suivant : Al2(OH)4SO4, AIOHS04, Al2(SO4)3. Par sulfates d'aluminium basiques, on entend également les composés de l'aluminium de formule globale (I): Al (OH)a(SO4)b(SiOx)c(Y)d avec : a compris entre 0,1 et 2, b compris entre 0,3 et 1,5, c compris entre 0 et 0,1, x compris entre 2 et 4 et ses dérivés, d # 0. L'invention concerne donc également une suspension aqueuse sursaturée de sulfate d'aluminium basique sursaturée présentant une concentration d'au moins 20 % en poids en sulfate d'aluminium basique par rapport à la somme eau + sulfate d'aluminium basique, ladite suspension comprenant au moins un agent complexant de l'aluminium. Selon l'invention, la suspension aqueuse sursaturée de sulfate d'aluminium basique comprend au moins 0,0001 % en poids d'au moins un agent complexant de l'aluminium par rapport au sulfate d'aluminium basique. Selon l'invention, l'agent complexant de l'aluminium peut être choisi parmi au moins l'un des composés suivants : - les acides (poly)phosphoniques et leurs sels correspondants, - les (poly)phosphates et leurs dérivés, - les (poly)sulfonates et leurs dérivés, - les diphénols et leurs dérivés, - les (poly)ols tels que les (poly)alkylèneglycols, sorbitols, glycérols, - l'alcool polyvinylique, - les amines telles que la triéthanolamine, - les acides (poly)carboxyliques ou les (poly)carboxylates de métaux alcalins et alcalino-terreux correspondants et leurs dérivés, - les acides (poly)acryliques et polyacrylates de métaux alcalins et alcalino-terreux de bas poids moléculaires et leurs dérivés, - les polyoxydes d'alkylènes éventuellement greffés par un groupement complexant du calcium ou leurs dérivés, éventuellement en association avec un aminoalkylène phosphonate, - les dérivés de polymères ou de copolymère à base d'acide acrylique, méthacrylique ou maléique, - les terpolymères d'acide acrylique ou méthacrylique ou leurs sels, - les diacides et leurs dérivés, tels que les acides adipique, glutarique, succinique, - les polyphosphinoacrylates, - le carbonate anhydre, - les silicates de métaux alcalins. En tant qu'acide (poly)phosphonique, on peut citer : l'acide diéthylène triamine pentaméthyl phosphonique, l'acide éthylène diamine tétraméthyl phosphonique par exemple le DEQUEST 2046 commercialisé par Monsato, l'acide triéthylène diamine tetraméthylène phosphonique, l'acide 1-hydroxyéthylidène (1,1-diphosphonique), par exemple le DEQUEST 2016 commercialisé par Monsato, l'acide amino méthylène diphosphonique, l'acide amino trisméthylène phosphonique, par exemple le DEQUEST 2000 commercialisé par Monsato. En tant que (poly)phosphonates, on peut citer le diéthylène triamine pentaméthyl phosphonate de sodium, l'éthylène diamine tétraméthyl phosphonate de sodium. En tant que (poly)phosphates, on peut citer l'hexamétaphosphate de sodium et le tripolyphosphate de sodium. En tant que (poly)sulfonates, on peut citer l'aminonaphtalènesulfonate de sodium, l'hydroxynaphtalène de sodium et par exemple le VERSA TL-7 commercialisé par National Starch. En tant que diphénols, on peut citer le catechol, la vanilline, les composés salicyliques, par exemple l'acide salicylique, l'acide amino-salicylique, l'aldéhyde salicylique. En tant qu'acides carboxyliques, on peut citer l'acide salicylique et les acides éther carboxylés de formule R-(OC2H4)n-OCH2COOH (II) avec R radical alkyl, tels que par exemple, les produits de la gamme AKYPO commercialisés par Chemy, notamment : - l'AKYPO R0900 qui est l'acide oléyléthercarboxylique de formule (II) avec n = 9 et R = C16-C18, - l'AKYPO LF4# qui est un mélange d'acide capryeth-9 carboxylique et d'acide hexeth-4 carboxylique de formule (II), - l'AKYPO RLM 1000 qui est l'acide laureth-11 carboxylique de formule (II) avec n= 10 et R = C12-C14' On peut citer en outre le BAYHIBIT AM# commercialisé par Bayer qui est l'acide phosphono butyl tricarboxylique et l'acide phosphonocarboxylique tel que le BELCLENE 494# et le BELSPERSE 161# commercialisé par FMC. En tant que carboxylates de métaux alcalins, on peut citer le citrate trisodique dihydraté : nA3C6H5O7, 2H20. En tant que diacides, on peut citer les acides adipique, glutarique et succinique, par exemple : - l'AGS commercialisé par Rhodia Chimie qui est un mélange d'acides adipique, glutarique et succinique, - le GBS5 commercialisé par Nervanaid Bevaloïd, qui est l'acide N-N dicarboxyméthyl-2-aminopentane dioïque. En tant qu'acides (poly)acryliques et polyacrylates de bas poids moléculaires, on peut citer le BEVALOID145G commercialisé par Rhodia qui est un polyacrylate de sodium de masse moléculaire 4500 et les acides polyacryliques ACUMER1000 et AR- 900A commercialisés par Rhom & Haas. Les polyoxydes d'alkylène peuvent être associés à un aminoalkylène phosphonate. En tant que dérivés de polymères ou de copolymères à base d'acide acrylique, méthacrylique ou maléique, on peut citer le SOKALAN commercialisé par BASF qui est un copolymère acrylique/maléique de masse moléculaire 70 000. Les suspensions selon l'invention peuvent également comprendre au moins un composé choisi parmi : - une silice telle qu'une fumée de silice, une silice précipitée, un sol de silice, un gel de silice, une silice pyrogénée, un composé de la silice d'origine naturelle ou de synthèse, un silico-aluminate, une smectite, un silicate de magnésium, une argile, de la wollastonite, du talc, du mica, de l'attapulgite, de la sépiolite, de la montmorillite, une bentonite, - une alumine, - un silicate ou aluminate de calcium. Par silice précipitée, on entend ici une silice obtenue par précipitation à partir de la réaction d'un silicate de métal alcalin avec un acide, en général inorganique, à un pH adéquat du milieu de précipitation, en particulier un pH basique, neutre ou peu acide ; le mode de préparation de la silice peut être quelconque (addition d'acide sur un pied de cuve de silicate, addition simultanée totale ou partielle d'acide ou de silicate sur un pied de cuve d'eau ou de solution de silicate) et est choisi en fonction du type de silice que l'on souhaite obtenir ; à l'issue de l'étape de précipitation, on procède en général à une étape de séparation de la silice du milieu réactionnel selon tout moyen connu, filtre presse ou filtre sous vide par exemple ; on recueille ainsi un gâteau de filtration, qui est lavé si nécessaire ; gâteau peut être, éventuellement après délitage, séché par tout moyen connu, notamment par atomisation, puis éventuellement broyé et/ou aggloméré. L'ensemble de ces protocoles font l'objet d'une description détaillée dans la demande EP-A-0 736 489. De préférence, la suspension selon l'invention contient une suspension de silice ayant une très bonne aptitude à la dispersion et à la désagglomération. On peut ainsi employer une silice telle que décrite dans les demandes de brevet EP-A-0 560 862 ou EP-A-0 736 489. On observe que les suspensions selon l'invention restent stables : elles ne décantent pas. On dispose ainsi de suspension homogènes susceptibles d'être pompées sans inconvénients et dosées de manière fiable. L'invention concerne également l'utilisation des suspensions telles que définies précédemment en tant qu'accélérateur de prise de liant hydraulique. Elles peuvent être employées pour la préparation de pâtes cimentaires (coulis ou compositions gâchées formées à partir de ciment et d'eau et, éventuellement, d'additifs usuels), de mortiers et de bétons pour la consolidation des puits de pétrole. REVENDICATIONS 1. Suspension aqueuse sursaturée de sulfate d'aluminium présentant une concentration d'au moins 26 % en poids en sulfate d'aluminium par rapport à la somme eau + sulfate d'aluminium, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un agent complexant de l'aluminium. 2. Suspension selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins 0,0001 % en poids d'au moins un agent complexant de l'aluminium par rapport au sulfate d'aluminium. 3. Suspension aqueuse sursaturée de sulfate d'aluminium basique présentant une concentration d'au moins 20 % en poids en sulfate d'aluminium par rapport à la somme eau + sulfate d'aluminium basique, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un agent complexant de l'aluminium. 4. Suspension selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins 0,0001 % en poids d'au moins un agent complexant de l'aluminium par rapport au sulfate d'aluminium basique. 5. Suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'agent complexant de l'aluminium est choisi parmi au moins l'un des composés suivants : - les acides (poly)phosphoniques et leurs sels correspondants, - les (poly)phosphates et leurs dérivés, - les (poly)sulfonates et leurs dérivés, - les diphénols et leurs dérivés, - les (poly)ols tels que les (poly)alkylèneglycols, sorbitols, glycérols, - l'alcool polyvinylique, - les amines telles que la triéthanolamine, - les acides (poly)carboxyliques ou les (poly)carboxylates de métaux alcalins et alcalino- terreux correspondants et leurs dérivés, - les acides (poly)acryliques et polyacrylates de métaux alcalins et alcalino-terreux de bas poids moléculaires et leurs dérivés, - les polyoxydes d'alkylènes éventuellement greffés par un groupement complexant du calcium ou leurs dérivés, éventuellement en association avec un aminoalkylène phosphonate, - les dérivés de polymères ou de copolymère à base d'acide acrylique, méthacrylique ou maléique, - les terpolymères d'acide acrylique ou méthacrylique ou leurs sels, - les diacides et leurs dérivés, tels que les acides adipique, glutarique, succinique, - les polyphosphinoacrylates. - le carbonate anhydre, - les silicates de métaux alcalins. 6. Utilisation de la suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes en tant qu'accélérateur de prise de liant hydraulique.