Brevet FR2850112A1 — publié le 20040723

La présente invention concerne une composition d'un stabilisant pour sols et, en particulier, pour sols fins de type piétonnier ou pour véhicules légers ainsi qu'un liant pour une composition d'un stabilisant pour sols. Pour la réalisation de tels sols, il est connu de retirer à l'endroit voulu la 5 crote superficielle du terrain par des travaux de terrassement et de combler l'emplacement dégagé avec un stabilisant destiné à supporter un trafic. Un tel stabilisant est constitué classiquement d'une charge et d'un liant. Comme charge, on peut utiliser des matériaux inertes provenant de carrières, par exemple de la grave à base de calcaire. Le liant est classiquement constitué d'un 10 assemblage de matières pouzzolaniques et d'activateurs. Comme matières pouzzolaniques, on peut utiliser des cendres volantes provenant, par exemple, de centrales thermiques et comme activateur, on peut utiliser de la chaux. Pour des raisons économiques et pour des raisons liées à la préservation de 1 5 l'environnement, il est apparu intéressant de chercher à concevoir une composition d'un stabilisant pour sols qui puisse incorporer des matériaux à prix de revient très bas ou des matériaux considérés comme des résidus ou des déchets. Le but de l'invention est donc de répondre à cette attente. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessous, ainsi que d'autres, 20 apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation. Ainsi, on utilise des sédiments comme charge du stabilisant pour sols, par exemple, des boues d'estuaires. La granulométrie de ces sédiments est de préférence inférieure ou égale à 200 25 microns pour 90 % des particules entrant dans sa composition. A ces sédiments, est incorporé un liant constitué d'un assemblage de matières pouzzolaniques avec au moins un activateur. Le liant peut incorporer éventuellement un régulateur de prise. Les matières pouzzolaniques sont avantageusement constituées par des 30 cendres provenant de la combustion de matériaux fossiles par un procédé dit à lit fluidifié circulant (LFC) à basse température de l'ordre de 850'C et à combustion lente qui permet de réduire le rejet de gaz à effet de serre dans l'atmosphère tel que des monoxydes de carbone, des dioxydes de carbone ou des oxydes d'azote. Ces cendres sont susceptibles d'être produites à partir de combustibles à faible pouvoir calorifique, par exemple des terrils. De telles cendres ont une composition essentiellement silico-alumineuse qui concoure à l'obtention de bonnes caractéristiques mécaniques au stabilisant pour sols 5 après durcissement. Ces cendres possèdent également une finesse élevée de l'ordre de 000 cm2/g permettant de remplir les interstices de la charge dans laquelle elles sont incorporées, pour obtenir une importante surface de contact avec la charge afin de favoriser le développement de ponts pouzzolaniques. De telles cendres sont connues sous l'appellation commerciale: SODELINE t. D'autres matières pouzzolaniques telles que des matériaux fins réactifs de nature siliceuse, silico-alumineuse ou silico-calcaire issus de sousproduits de l'industrie peuvent également être utilisés en proportion minoritaire. Ces matériaux complémentaires peuvent être des boues industrielles, des cendres diverses, des laitiers ou bien encore des déchets industriels banals. La proportion de matières pouzzolaniques incorporée dans la composition dépend de la nature de la charge à stabiliser et de son potentiel de réactivité. En effet, certaines charges comportent des éléments suffisamment divisés pour réagir avec les activateurs employés. Compte tenu du fort pouvoir absorbant des cendres volantes utilisées, un 20 dosage plus important en cendres dans la composition peut s'avérer intéressant lors de la stabilisation d'une charge fortement imbibée d'eau. Avantageusement, l'apport de cendres volatiles représente entre 2 % et 15 % de la masse de la charge. L'activateur utilisé pour développer une réaction avec les cendres est choisi 25 seul ou en combinaison parmi les produits suivants: chaux vive ou éteinte, métaux alcalins, en particulier, hydroxydes de sodium, de potassium, de lithium, d'aluminium ou du ciment. Ces produits peuvent provenir de déchets fournis par l'industrie lourde. L'incorporation de l'activateur permet d'élever le pH de la composition en 30 dissolvant les éléments siliceux et alumineux compris dans les matériaux pouzzolaniques d'apport ainsi que dans les sédiments. La dissolution de ces éléments réactifs favorise l'obtention de performances mécaniques élevées de la composition. Avantageusement, l'activateur choisi est de la chaux car, outre son faible prix de revient, la chaux permet l'élévation du pH jusqu'à une valeur de 12.7. L'incorporation de métaux alcalins tels que la soude caustique ou la potasse permet d'augmenter encore la valeur du pH. La proportion de lactivateur incorporée dans la composition dépend de la concentration de l'activateur et du potentiel de réactivité de la charge à traiter. 5 Avantageusement, l'apport de l'activateur représente entre 0. 5 et 5 % de la masse de la charge et avantageusement entre 1 % et 2 %. Lorsque les concentrations d'équilibre en ions silicates et aluminates sont atteintes dans la composition, les sels dissouts précipitent et forment des cristaux ou gels de silicates et aluminates de calcium hydratés. 1 0 Un régulateur de prise peut être incorporé au liant pour ralentir ou accélérer la prise et le durcissement de la composition. Le régulateur est avantageusement constitué par un sulfate de calcium tel que le gypse. D'autres constituants tels que du chlorure de calcium, du chlorure de sodium, du carbonate de calcium peuvent également être employés, soit en complément du gypse ou en remplacement de 1 5 celui-ci. Le régulateur de prise est utilisé dans la majorité des cas pour ralentir la formation de ponts pouzzolaniques de manière à permettre la préparation et la dépose du stabilisant avant qu'intervienne son durcissement. L'incorporation de ce régulateur de prise permet ainsi de retravailler le stabilisant après sa dépose sur le terrain et lui 20 confère également un caractère d'auto-réparation. La proportion de régulateur qu'il peut être utile d'incorporer à la composition est comprise entre 0.05 % et 1 % de la masse de la charge. La composition d'un stabilisant pour sols de l'invention permet ainsi de valoriser des matériaux considérés jusqu'alors comme des déchets ou des résidus. Elle convient, en particulier, pour la constitution de chemins piétonniers ou pour des routes destinées à la circulation de véhicules légers ou à faible trafic. Elle convient pour la constitution de couches de surface et/ou de couches de soubassement de sols. La valeur de résistance à la compression peut atteindre 2 Mpa au terme d'un 30 délai de 14 jours après la réalisation de la composition. La fabrication de la composition peut être réalisée, en particulier, suivant les deux procédés suivants. Dans le premier procédé et dans un premier temps, le liant est assemblé industriellement sous une forme pulvérulente. Ses constituants, matières pouzzolaniques, activateurs et éventuellement régulateurs de prise, sont à cet effet, déshydratés, mélangés et conditionnés, par exemple, en sac ou dans une citerne à pulvérulent. Dans un second temps, le liant est incorporé à la charge, par exemple, par une 5 opération de malaxage dans une centrale routière. Le liant est alors activé par hydratation, puis la composition est épandue puis compactée. Dans une variante de fabrication, le liant peut être épandu sur la charge en place puis la composition est malaxée, par exemple, par un engin de type rotavator, l'activation du liant se faisant par hydratation. Ce premier procédé convient pour des chantiers courants. Dans le second procédé, convenant pour des chantiers de plus grande importance, les constituants du liant peuvent pour des raisons économiques, être mélangés sur le site de fabrication de la composition. On peut ainsi faire l'économie de l'étape de déshydratation évoquée dans le premier procédé. L'incorporation du liant à la charge est réalisée de la même manière que dans le premier procédé. 15 REVENDICATIONS 1) Composition destinée à la fabrication d'un stabilisant pour sols, la composition incorporant une charge, un liant constitué par un assemblage de matières pouzzolaniques avec au moins un activateur, caractérisée en ce que la charge est constituée de sédiments et en ce que les matières pouzzolaniques sont 5 constituées par des cendres provenant de la combustion de matériaux fossiles par un procédé dit à lit fluidifié circulant (LFC). 2) Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que la granulométrie des sédiments est inférieure ou égale à 200 microns pour 90 % des particules entrant dans sa composition. 3) Composition selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la proportion des cendres incorporée à la composition est comprise entre 2 % et 15 % de la masse de la charge. 4) Composition selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la proportion de l'activateur incorporée à la composition est comprise entre 0.5 % et 15 5 % de la masse de la charge. 5) Composition selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle incorpore un régulateur de prise pour ralentir ou accélérer la prise et le durcissement de la composition. 6) Composition selon la revendication 5, caractérisée en ce que le régulateur 20 de prise comprend au moins un constituant choisi parmi le sulfate de calcium, le chlorure de calcium, le chlorure de sodium, le carbonate de calcium. 7) Composition selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la proportion du régulateur de prise incorporée à la composition est comprise entre 0.05 % et 1 % de la masse de la charge. 8) Liant pour charge d'une composition destinée à la fabrication d'un stabilisant pour sols, le liant étant constitué par un assemblage de matières pouzzolaniques avec au moins un activateur, caractérisé en ce que les matières pouzzolaniques sont constituées par des cendres provenant de la combustion de matériaux fossiles par un procédé dit à lit fluidifié circulant (LFC). 9) Liant selon la revendication 8, caractérisé en ce que les matières pouzzolaniques incorporent au moins un matériau choisi parmi des boues industrielles, d'autres types de cendres, des laitiers ou des déchets industriels banals. 10) Liant selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'activateur est choisi seul ou en combinaison parmi la chaux vive ou éteinte, les métaux alcalins. 11) Liant selon la revendication 10, caractérisé en ce que les métaux alcalins sont choisis parmi les hydroxydes de sodium, de potassium, de lithium d'aluminium ou du ciment. 12) Liant selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il incorpore un régulateur de prise prévu pour ralentir ou accélérer la prise et le durcissement de la composition. 13) Liant selon la revendication 12, caractérisé en ce que le régulateur de 10 prise comprend au moins un constituant choisi parmi le sulfate de calcium, le chlorure de calcium, le chlorure de sodium, le carbonate de calcium.