BE1009919A6 - Procede de fabrication d'un materiau faisant prise hydraulique. - Google Patents

Abstract

Procédé de fabrication d'un matériau faisant prise hydraulique avec valorisation de scorie d'aciérie, dans lequel on réalise un mélange comprenant au moins de la scorie d'aciérie, de préférence à raison d'au moins 10 %, et des cendres de préférence du type mâchefer; éventuellement, le mélange comprend une faible quantité de laitier, de chaux ou de ciment Portland. Le mélange peut être humidifié pour assurer sa prise hydraulique et être soumis à un compactage lors de son utilisation.

Description

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  Procédé de fabrication d'un matériau faisant prise hydraulique. 



  La présente invention concerne un procédé de valorisation d'une scorie d'aciérie via son utilisation dans la fabrication d'un matériau faisant prise hydraulique en vue de son emploi dans le génie civil, notamment en construction routière. 



  Par scorie d'aciérie, il faut entendre ici les scories produites dans les aciéries à l'oxygène, connues sous le nom de scories LD, ainsi que les scories des aciéries électriques, essentiellement de celles qui produisent des aciers de masse. 



  Ces types de scories sont actuellement disponibles en quantités croissantes, au détriment d'un autre type de scories, les scories Thomas, qui proviennent de l'affinage de fontes phosphoreuses. 



  Les scories Thomas, riches en phosphates, constituent un engrais de choix pour l'agriculture. 



  Les scories d'aciérie visées ici contiennent peu de phosphates et sont moins attrayantes pour l'agriculture, où on ne les utilise qu'en faible quantités comme amendement calcaire. 



  Actuellement, ces scories d'aciérie sont utilisées principalement dans la construction de routes, notamment pour la fondation et la couche de roulement des routes. Ce débouché présente cependant des limites qui ne permettent pas d'absorber la totalité des scories produites, car d'une part elles contiennent une proportion non négligeable de fines, c'est-àdire de particules d'un calibre de 0 à 10 mm, plus difficilement valorisables en raison de leur taille, et d'autre part les fines précitées sont sujettes à un phénomène de gonflement en milieu humide, qui est préjudiciable au maintien de la qualité des routes construites. 



  Face à cette situation, il existe un risque qu'une certaine quantité de ces scories doive être mise en décharge. Cette solution n'est pas satisfaisante, ni sur le plan économique, ni sur le plan écologique. 

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 Le procédé, objet de la présente invention, pallie les inconvénients mentionnés ci-dessus et permet d'utiliser les scories d'aciérie de manière plus intensive dans le domaine du génie civil en général. 



  Le procédé de valorisation d'une scorie d'aciérie via son emploi dans la fabrication d'un matériau faisant prise hydraulique, objet de la présente invention, est essentiellement caractérisé en ce qu'on réalise un mélange comprenant au moins la dite scorie d'aciérie et des cendres. 



  Le   terme"cendres"englobe   tous les produits solides issus d'une combustion. Cette dernière peut être liée soit à la destruction de déchets comme c'est le cas des incinérateurs, soit à la production d'énergie électrique comme c'est le cas dans les centrales électriques thermiques, soit enfin à des systèmes englobant les deux finalités précédentes, destruction de déchets et production d'énergie simultanées. 



  Il convient de préciser que certaines des cendres précitées, bien que disponibles en quantités croissantes, sont actuellement peu utilisées, car très fines, et trop favorables à la lixiviation des métaux lourds, chlorures, sulfates et autres composants nocifs pour être acceptées en tant que matériau de construction, même comme remblai, dans le cadre actuel d'une protection croissante de l'environnement. 



  L'association des scories et des cendres débouche sur une solution fort attrayante au problème de l'utilisation des deux produits tout en les valorisant. 



  Des expériences ont mis en évidence qu'un mélange comprenant en proportions adéquates de la scorie et des cendres présente une réaction de prise hydraulique lente mais régulière et homogène. 



  Les essais de résistance mécanique effectués sur les matériaux obtenus, après prise et séchage, ont permis de constater des valeurs de résistance 
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 2 à la pression de 15 à 20 kg/cm2. En outre, dans le même contexte expérimental, il a été constaté que le matériau précité, après prise et séchage, possédait un module d'élas- 

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 ticité plus faible que celui du béton tant de   type"classique"que     "maigre".   



  Cette constatation relative au module d'élasticité laisse présager une meilleure résistance à la fatigue et une aptitude supérieure à celle des bétons précités pour contrer les effets néfastes dus aux gonflements engendrés par l'hydratation de la scorie. 



  Enfin, il est intéressant de noter que, par l'existence même du phénomène de prise hydraulique, les éléments nocifs et polluants présents dans les cendres voient leur mobilité diminuer de façon suffisamment significative pour admettre que le matériau obtenu après prise soit utilisable en génie civil sans pratiquement de restriction d'emploi. 



  Suivant une modalité de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, le mélange comprend au moins 10% de scories et on humidifie le dit mélange, par un procédé naturel (pluie) ou non, en ajoutant entre 4% et 20% d'agent aqueux, les pourcentages étant exprimés en fonction du poids total du mélange sec. 



  Suivant encore une autre modalité de mise en oeuvre du procédé de l'invention, les cendres utilisées sont du type"cendres de cendriers" dites mâchefers provenant d'incinérateurs urbains. 



    L'appellation"cendres   de cendriers"dites mâchefers doit être prise dans le sens de cendres différentes des cendres dites volantes. 



  Suivant une modalité préférentielle de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, le mélange comprend entre 40% et 60% de scories, les pourcentages étant exprimés en fonction du poids total du mélange sec. 



  Suivant encore une autre modalité de mise en oeuvre du procédé de la présente invention, on humidifie le dit mélange en ajoutant entre 8% et 16% d'agent aqueux, les pourcentages étant exprimés en fonction du poids total du mélange sec. 

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  Suivant une autre modalité préférentielle de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on ajoute au mélange du laitier granulé, éventuellement broyé, et/ou des cendres volantes, le poids total de ces éléments d'addition étant inférieur à 15 % du poids total du mélange sec. 



  Suivant une autre modalité particulièrement intéressante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on ajoute au mélange de la chaux et/ou du ciment Portland, l'ensemble des ajouts de chaux ou de ciment étant compris entre 1% et 3% du poids total du mélange sec. 



  Cette dernière variante est particulièrement intéressante dans le cas d'utilisation d'une scorie faiblement basique. 



  On constate que la présence des éléments d'addition précités, laitier granulé, cendres volantes, chaux, ciment, favorise la prise hydraulique du mélange. 



  Suivant une modalité intéressante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on soumet la scorie ou les cendres ou les deux, avant de réaliser le mélange, à un conditionnement, de préférence un mûrissement. 



  Suivant une autre modalité intéressante de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on soumet le mélange à un conditionnement, de préférence un mûrissement. A cet égard, il peut être intéressant de soumettre les constituants du mélange à un premier conditionnement avant la formation du mélange et d'appliquer un second conditionnement au mélange formé. 



  Il a été constaté qu'une manière de procéder fort simple et intéressante consistait à réaliser, par temps humide à l'extérieur, un mélange comprenant au moins de la scorie et des cendres et de le stocker de la sorte pendant quelques mois. 



  Suivant encore une autre modalité préférentielle de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on soumet le mélange à une opération de compactage lors de son utilisation définitive. 

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  A titre exemplatif et non limitatif, on décrit ci-après une mise en oeuvre particulière du procédé de la présente invention. 



  De la scorie LD (0 à 10 mm) et des cendres provenant d'un incinérateur d'ordures ménagères et ayant subi une déferrisation sont utilisées pour réaliser un mélange faisant prise hydraulique. A cet effet, les deux matériaux sont mélangés dans les proportions de 50% en poids de chacun d'eux au moyen d'un tambour rotatif. Ensuite, le mélange est soumis à mûrissement à l'extérieur en tas d'environ 1 m de hauteur et subit l'action des précipitations naturelles, éventuellement complétée par un arrosage artificiel. 



  Après environ 5 à 6 mois, on arrête l'arrosage, éventuellement on protège le mélange, afin d'éviter une trop forte teneur en eau dans le mélange, ce dernier est alors prêt à l'emploi. Si son humidité est supérieure à 16%, il faut le sécher (à l'air libre ou en centrale) ; si elle est inférieure à 10%, il faut l'humidifier jusqu'à 12% avant de l'utiliser. Dans le cadre de son emploi comme fondation d'une route, le mélange est réparti sur l'assise de la route et compacté, en travaillant par couches de 20 cm d'épaisseur après compactage. Cette opération est effectuée au moyen d'un engin classique, à savoir un compacteur à rouleaux vibrants. 



  Une réaction de prise lente est alors observée au moyen de l'essai de contrôle   appelé"essai   à la plaque". Sur la fondation fraîchement compactée, le module de compressibilité vaut 25 à 50 MN/m2. Un mois après la pose, il est passé à 400 MN/m2. On constate donc que la portance a été multipliée par 10, sans cependant atteindre la rigidité d'un béton maigre, qui présente un module de compressibilité de 1600 MN/m2. 



  Il s'en suit donc une portance de bonne qualité tout en gardant des valeurs de rigidité inférieures à celles du béton maigre. 



  La présente invention offre un nouveau débouché tant aux scories qu'aux cendres, en particulier les mâchefers d'incinérateurs, produits résiduels du processus industriel difficilement utilisés à ce jour. Cette invention contribue ainsi à une meilleure sauvegarde de l'environnement en évitant la mise en décharge de grandes quantités de matières.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un matériau faisant prise hydraulique, caractérisé en ce qu'on réalise un mélange comprenant au moins de la scorie d'aciérie et des cendres.

   2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange comprend au moins 10% de scories et en ce qu'on humidifie le dit mélange en y ajoutant entre 4% et 20% d'agent aqueux, les pourcentages étant exprimés en fonction du poids total du mélange sec.

   3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les cendres utilisées sont du type"cendres de cendriers".

   4. Procédé suivant une ou plusieurs revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le mélange comprend entre 40% et 60% de scories, les pourcentages étant exprimés en fonction du poids total du mélange sec.

   5. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on humidifie le dit mélange en ajoutant entre 8% et 16% d'agent aqueux, les pourcentages étant exprimés en fonction du poids total du mélange sec.

   6. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange du laitier granulé, éventuellement broyé, et/ou des cendres volantes, le poids total de ces éléments d'addition étant inférieur à 15 % du poids total du mélange sec.

   7. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange de la chaux et/ou du ciment Portland, l'ensemble des ajouts de chaux ou de ciment étant compris entre 1% et 3% du poids total du mélange sec.

   8. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on soumet la scorie ou les cendres ou les deux, avant de réaliser le mélange, à un conditionnement. <Desc/Clms Page number 7> 9. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on soumet le mélange à un conditionnement.

   11. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le conditionnement est un mûrissement.

   11. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'on soumet le mélange à une opération de compactage lors de son utilisation.