Brevet FR3101350A1 — publié le 20210402

La présente invention concerne le domaine technique des bétons résiduels et autres compositions à base de ciment et plus particulièrement pour les empêcher de prendre en masse afin d’en faciliter leur recyclage. Il a été découvert, de manière surprenante, l’utilisation d’un matériau asséchant spécifique permet de pouvoir recycler facilement les bétons non coulés sur chantier, à savoir qui, pour une raison quelconque, n’ont pas été mis en place. Ce matériau asséchant comprend : - au moins 50% et jusqu’à 100% en poids d’un polymère superabsorbant post réticulé, à savoir ayant subi un traitement de réticulation de surface, caractérisé en ce qu’il a une capacité de rétention centrifuge (CRC) inférieure à 32 g/g, de préférence inférieure ou égale à 30g/g, - et, de façon optionelle, de 0% à 50% en poids d’un acide organique et/ou d’un polymère hydrosoluble de haut poids moléculaire et/ou de fibres organiques. L’invention concerne également le procédé de mise en œuvre du matériau et les agrégats recyclés issus du procédé. Matériau asséchant permettant de faciliter le recyclage des bétons résiduels La présente invention concerne l’utilisation d’un matériau asséchant en poudre pour empêcher les bétons résiduels et autres compositions à base de ciment de prendre en masse afin d’en faciliter leur recyclage. Le matériau asséchant de l’invention permet de pouvoir recycler facilement les bétons non coulés sur chantier, à savoir qui, pour une raison quelconque, n’ont pas été mis en place. Ce matériau asséchant comprend : - au moins 50% et jusqu’à 100% en poids d’un polymère superabsorbant post réticulé, à savoir ayant subi un traitement de réticulation de surface, caractérisé en ce qu’il a une capacité de rétention centrifuge (CRC) inférieure à 32 g/g, de préférence inférieure ou égale à 30g/g, - et, de façon optionnelle, de 0% à 50% en poids d’un acide organique et/ou d’un polymère hydrosoluble de haut poids moléculaire et/ou de fibres organiques. L’invention concerne également le procédé de mise en œuvre du matériau et les agrégats recyclés issus du procédé. Domaine technique de l’invention La production mondiale annuelle de béton s’élève aujourd’hui à 10 milliards de m 3 . De nos jours, la majeure partie du béton utilisé sur les chantiers de constructions est expédiée par camion toupie sous forme de béton prêt à l'emploi. Ce mode de livraison a pour conséquence de générer une quantité importante de bétons résiduels non durcis, correspondant au surplus qui n'a pas été utilisé sur le chantier de construction. Ces derniers représentent en moyenne 3% du volume total annuel de béton produit par une centrale. Couramment nommés les « retours béton », ils sont retournés par les mêmes moyens à l'usine de fabrication du béton qui doit les prendre en charge. Jusqu’à encore récemment, les « retours béton » étaient le plus souvent éliminés en décharge comme déchet industriel. Toutefois, ils ont un potentiel de lixiviation d’éléments toxiques qui peuvent présenter un risque pour les nappes phréatiques. Comme le béton est un matériau recyclable, ses rejets de fabrication le sont donc eux aussi. Leur gestion favorisant une économie circulaire (eau, granulats, etc…) est donc une nécessité environnementale mais aussi économique. Le défi est donc de trouver la meilleure façon de recycler ces sous-produits de manière sécuritaire et efficace. Il est d'autant plus considérable qu’ils équivalent à 300 millions de m 3 par an. Arrière-plan technique Classiquement, pour éviter la prise en masse du béton, une bonbonne d’eau doit être vidée dans la toupie et celle-ci maintenue en rotation à petite vitesse jusqu’au retour à la centrale à béton. La toupie doit alors y être vidée et nettoyée. Les « retours béton » sont donc non réutilisables tels quels à l’état frais et nécessitent un traitement afin que leurs éléments puissent être extraits et isolés facilement pour pouvoir être recyclés en matériaux pour le BTP. Avant d’être recyclés, les « retours béton » sont stockées dans des bacs étanches. Les hydrates de ciment ne doivent alors pas pouvoir s’amalgamer afin qu’il n’y ait pas de phénomène de prise. Les « retours béton » se présentent sous la forme de suspensions de particules solides et se composent d’eau et d’éléments lourds (essentiellement du sable, du gravier et des grains de ciment ou autres ultrafins). Une solution repose sur leurs conversions en agglomérats. Plusieurs méthodes de récupération de ces éléments ont déjà été proposées dans ce sens. Elles consistent à ajouter divers additifs dans la toupie afin d’agglomérer les résidus solides et les convertir en agrégats homogènes. Parmi ces procédés, on peut citer : La demande de brevet JP2011062943 fait référence à l'utilisation d’un sachet hydrosoluble comprenant un polymère super-absorbant classique, à savoir non post réticulé, sous forme de poudre. Lorsque le sachet est ajouté dans la toupie contenant le béton résiduel, l'enveloppe se dissout permettant au polymère superabsorbant d’absorber une partie de l'eau du béton et de se dilater en incorporant les particules fines présentes, à savoir du carbonate de calcium, de la microsilice ou d’autres types de charges… Ce procédé ne produit pas de déchet car les particules fines sont incorporées dans le réseau du polymère superabsorbant. Tout le béton résiduel est ainsi transformé en un matériau granulaire et qui peut alors être recyclé en revêtement de chaussée. La demande de brevet EP 2468695 décrit également un procédé de recyclage de « retours béton » grâce à un ajout séquencé de deux composants : un accélérateur de prise éclair et un polymère superabsorbant non post réticulé. L'accélérateur de prise éclair est ajouté, de préférence en sachet, en premier dans la toupie pour réduire la porosité des matériaux granulaires finaux. Après plusieurs minutes de mélange, le polymère superabsorbant est ensuite ajouté. Ce dernier agit de manière identique à ce qui est décrit dans le document JP2011062943. Les agrégats homogènes résultant du procédé de l’invention requièrent donc là encore deux étapes de mélange assez longue, qui varie de 3 à 10 minutes mais des durées plus longues peuvent être appliquées, soit directement dans les toupies des camions ou dans d’autres installations de mélange selon la méthode décrite ci-après. Les matériaux granulaires obtenus peuvent également être utilisés comme agrégats dans l'industrie de la construction. Contrairement aux 2 procédés précédents, le document WO2016198087 ne propose pas l’usage de polymère superabsorbant. Il décrit un procédé de production d'agrégats à partir de « retours béton » en ajoutant un agent de granulation puis en mélangeant le tout dans un mélangeur ou directement dans la toupie pendant plusieurs minutes pour produire des granulés, et enfin en évacuant les agrégats obtenus pour les faire sécher. L'agent de granulation est choisi dans le groupe constitué par la cellulose, le chitosan, le collagène, le polyacrylamide et les copolymères de polyacrylamide et de polyacryliques, les polyamines, les polyvinylalcools, les polysaccharides, l'acide lactique, l'acide méthacrylique, le méthacrylate, le méthacrylate, le méthacrylate, l'hydroxyéthyl, l'éthylène glycol, les acides acryliques, floculants inorganiques et coagulants inorganiques. Il est dit que ce procédé permet de contrôler la taille des agrégats et qu’il est donc adapté à diverses applications dans le secteur de l’industrie de la construction. Présentation de l’invention Même si les procédés de l’art antérieur apportent certains avantages pour le recyclage des « retours béton », ils requièrent tous plusieurs minutes de mélange dans la toupie avant que le mélange obtenu puisse être déversé pour former une structure granulaire. Cela a pour conséquence 2 inconvénients majeurs. Le 1er repose sur le fait que, comme la composition et le volume des « retours béton » varie fortement d’une toupie à une autre, le temps de mélange doit être très soigneusement estimé et contrôlé par l’opérateur afin d'éviter une inhomogénéité des agrégats. Il faut en effet à tout prix éviter la formation de gros blocs rigides qui nécessiteraient une perte de temps supplémentaire pour être évacués et engendreraient des problèmes pour leur recyclage. Le 2nd inconvénient porte lui sur les risques d’accidents graves auxquels peut être exposé tout salarié lors d’opérations en lien direct avec la toupie. Ces risques peuvent être - d’ordre mécanique liés à la rotation possible ou inopinée de la toupie pendant ces opérations - liés aux accès : chutes de hauteur – ou liés à la coactivité et à la circulation sur le chantier. Les principes de prévention se traduisent ainsi principalement par des mesures agissant sur le nombre d’interventions dans la toupie. Le problème à résoudre pour empêcher les bétons résiduels et autres compositions à base de ciment de prendre en masse afin d’en faciliter leur recyclage consiste toujours à proposer un produit qui serait tout à la fois simple et rapide à mettre en œuvre, sécuritaire et efficace. Selon la présente invention, il a été trouvé, de façon inattendue, que des matériaux asséchants particulièrement efficaces pour le recyclage de bétons résiduels peuvent être utilisés dès lors qu’ils comprennent au moins un polymère superabsorbant ayant subi un traitement de réticulation de surface, aussi appelé post réticulation, et présentant des propriétés très spécifiques. Utilisation d’un matériau asséchant pour empêcher les bétons résiduels et autres compositions à base de ciment de prendre en masse caractérisé en ce qu’il comprend - au moins 50% et jusqu’à 100% en poids d’un polymère superabsorbant post réticulé - et, de façon optionelle, de 0% à 50% en poids d’un acide organique et/ou d’un polymère hydrosoluble de haut poids moléculaire et/ou de fibres organiques. Utilisation d’un matériau asséchant selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polymère superabsorbant post réticulé a une capacité de rétention centrifuge inférieure à 32 g/g, de préférence inférieure ou égale à 30g/g. Utilisation d’un matériau asséchant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le polymère suparbsorbant post réticulé est choisi parmi les polymères réticulés de l'acide acrylique ou méthacrylique, les copolymères greffés réticulés du type polysaccharide / acide acrylique ou méthacrylique, les terpolymères réticulés du type acide acrylique ou méthacrylique / acrylamide / acrylamide sulfoné et leurs sels de métaux alcalino -terreux ou alcalins. Utilisation d’un matériau asséchant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 3 caractérisé en ce que ledit acide organique est choisi parmi les acides organiques, leurs anhydrides ou leurs sels tels que l'acide adipique, l'acide citrique, l'acide malique, l'acide tartrique, l'acide malonique, l'acide fumarique, l'acide maléique, l'acide succinique et leurs mélanges. De préférence, l’acide organique utilisé sera l’acide adipique ou l’acide citrique. Utilisation d’un matériau asséchant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 4 caractérisé en ce que lesdites fibres organiques sont choisies parmi les fibres à base acrylique, aramide, carbone, Kevlar, polyamide, polypropylène/polyéthylène, et/ou polypropylène. Utilisation d’un matériau asséchant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 5 caractérisé en ce qu’il est utilisé à un dosage compris entre 0,3 et 5kg par tonne de béton résiduel. Utilisation d’un matériau asséchant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 6 caractérisé en ce qu’il est utilisé sous la forme d’une poudre. Utilisation d’un matériau asséchant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 7 caractérisé en que le matériau asséchant est conditionné en sachet hydrosoluble. Procédé pour empêcher les bétons résiduels et autres compositions à base de ciment de prendre en masse caractérisé en ce que l’addition du matériau asséchant défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 est effectuée avec ou sans dispositif de mélange, de préférence sans dispositif de mélange par simple ajout directement dans la goulotte de déversement du béton. Aggrégats recyclés de bétons résiduels obtenus selon le procédé de la revendication 9.