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"EMPLOI DE SILICATES ALCALINS EN VUE D'IMPERMEABILISER
La présente invention a pour objet un procédé per- mettant de rendre imperméables à tous les fluides, liquides ou gazeux, les terrains, soit en place, soit rapportés et d'augmenter leur résistance par l'incorporation de silicates alcalins, avec ou sans addition de substances coagulantes.
Les effets indiqués ci-dessus sont dus à la formation dans les interstices du terrain d'un gel de silicate.
La quantité de silicate à introduire dans un terrain varie suivant la densité de ce produit, la valeur du rapport R=Si O2% ou Si 0 2 % ; la grandeur des interstices du terrain.'
Na 0 % K2O % la porosité de celui-ci, la pression à supporter par la couche à imperméabiliser comparativement à son épaisseur, le degré
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de consistance qu'on désire obtenir, etc... Dans les cir- constances ordinaires une solution de silicate alcalin du commerce dont la densité égale 1,34 et R=3,5, étendue de 9 fois son volume d'eau et remplissant tous les pores d'un terrain suffit pour le rendre imperméable et pour augmenter convenablement sa résistance.
Le volume moyen du silicate, dont les caractéristiques sont indiquées ci-dessus, à in- corporer à une roche est donc le dixième de la porosité % en volume de cette roche. Les proportions ci-dessus indi- quées peuvent être réduites pour des terrains à petits inters- tices ou de faibles pressions s'exerçant sur la couche à imperméabiliser, dans ce cas des solutions aqueuses de sili- cate dont les caractéristiques sont indiquées ci-dessus éten- dues de 14 fois leur volume d'eau suffisent largement. Au contraire, pour des terrains à grands interstices ou des pressions élevées la proportion de silicate doit être aug- mentée.
Dans chaque cas particulier on peut, au moyen de quelques essais directs, très faciles à faire, se rendre compte de la quantité du silicate dont on dispose, qu'il sera nécessaire d'employer.
Si une partie de celui-ci risque d'être diluée ou entraînée pendant la mise en oeuvre il y a lieu d'en tenir compte dans la fixation de la quantité à mettre en oeuvre.
La floculation ou la coagulation spontanées des solutions étendues de silicates alcalins sont très longues et demandent dans les conditions ordinaires, plusieurs jours.
Çela peut, dans certains cas, présenter de sérieux incon- vénients. Il est possible d'abréger à volonté la floculation ou la coagulation, de les rendre même instantanées, en mélan- geant certaines substances à ces solutions.
Un très grand nombre de corps activent la coagula- tion des solutions étendues de silicate. Certains sont d'un prix élevé, quelques uns d'un emploi difficile ou dan- gereux, plusieurs provoquent instantanément une floculation
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partielle ou totale qui est gênante pour la pénétration de la solution dans le terrain, d'autres enfin amènent la for- rnation d'un gel inconsistant.
Parmi les plus pratiques, nous citerons simplement à titre d'exemple les suivants :
Bicarbonate de soude ou de potasse dans la propor- tion de 5 à 30 % du poids du silicate employé,
Au bicarbonate de soude il y a avantage à ajouter du chlorure de sodium dans la proportion de 5 à 30 % du poids de silicate employé ou des hypochlorites de soude ou de potas- se en quantité telle que le poids du chlore actif varie de 0,5 à 2 % du poids de silicate employé.
On peut employer simultanément les corps indiqués ci-dessus dans les proportions suivantes Bicarbonate de soude ou de potasse 3 à 15 % Chlorure de sodium 3 à 15 % du poids de Hypochlorite de soude ou de potasse 0,3 à 1% silicate employé. de chlo- re actif.
Quand le terrain à traiter peut être remué à la pelle, on peut lui incorporer, avant malaxage ou arrosage avec la solution de silicate, dans le but d'activer la coa- gulation de celle-ci, 100 kilos environ de chaux grasse en poudre ou de plâtre.
La rapidité avec laquelle a lieu la coagulation de la solution étendue de silicate sous l'influence des substan- ces indiquées ci-dessus dépend non seulement de la tempéra- ture à laquelle on opère, de la composition centésimale du silicate et de sa concentration, mais parait influencée également par d'autres facteurs comme son ancienneté, la température à laquelle il a été conservé, etc...
C'est dire que les quantités des dites substances à ajouter à la solution de silicate peuvent varier dans des limites très étendues. Les proportions indiquées plus haut sont données à titre de première approximation et ne
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constituent d'ailleurs ni des minima ni des maxima. Dans chaque cas particulier on peut, au moyen de quelques essais, très faciles à faire, déterminer, en raison du temps de coagulation qu'on s'est fixé, du degré de dilution de la so- lution, les quantités exactes de substances à employer avec le silicate dont on dispose.
Les substances coagulantes signalées ci-dessus sont indiquées simplement à titre d'exemple. On pourrait employer d'autres substances, d'un effet équivalent, sans pour cela que l'on sorte du domaine de l'invention.
L'incorporation dans un terrain du silicate et, s'il y a lieu des substances coagulantes ajoutées peut se faire de différentes façons. S'il s'agit d'un terrain à rapporter dans un endroit déterminé on peut effectuer le mé- lange et le malaxage préalablement à sa mise en place. Un pilonnage soigné, effectué au fur et à mesure de la mise en oeuvre permet d'augmenter la compacité du terrain et, en réduisant les vides, de diminuer la quantité de silicate utilisé. Si le lieu d'emploi se trouve sous l'eau il est nécessaire d'employer pour l'immersion, les mêmes procédés que pour la mise en place du béton immergé. Toutes les pré- cautions prises habituellement dans ce cas doivent être stric- tement observées pour éviter la dilution et l'entraînement du silicate.
Il y a lieu d'augmenter le dosage de ce dernier pour tenir compte des pertes, à peu près inévitables.
S'il s'agit du terrain naturel. ou de terrain rap- porté, déjà en place, on peut, si l'imperméabilisation ou la consolidation doivent être superficielles, procéder par arrosage.soit à sec soit sous l'eau.
Si le terrain à traiter est profond, il sera néces- saire de procéder par injections en opérant comme pour les injections de ciment. Le silicate peut être injecté sous forme de solution ou, dans les terrains aquifères, en poudre très fine contenant de 35 à 40 % d'eau introduite dans le
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terrain par l'action de l'air comprimé.
Pour économiser le silicate on pourra dans le cas où le terrain présente de grands interstices et si le trai- tement doit être superficiel, recouvrir ce dernier d'une mince couche de sable fin; s'il doit être profond procéder à des injections préalables de sable.
Quand aux substances coagulantes, la méthode la plus rationnelle est de les mélanger au silicate avant emploi, mais on pourra également les intrcduire dans le ter- rain en solution ou en poudre soit avant soit après l'in- corporation du silicate en employant les mêmes méthodes (malaxage, arrosage, injection) que pour celui-ci.
Les procédés d'incorporation au terrain signalés ci-dessus sont indiqués simplement à titre d'exemple. On pourraitemployer tout autre procédé sans pour cela que l'on sorte du domaine de l'invention.
Les principales applications du procédé sont l'emploi de sable ou de béton silicatés pour la constitution des batardeaux et contre-batardeaux; l'étanchement des fouilles pour fondations, des puits, galeries, égouts, tunnels foncés dans des terrains aquifères; la constitution de chapes en sable ou en béton silicatés, recouvrant les ouvrages d'art; l'étanchement des terrasses, canaux, rigoles d'alimentation, cours d'eau, cuvette des lacs, étangs, réservoirs, retenues d'eau de toutes sortes; la constitution d'enduits, placages ou masques imperméables sur les parois des barrages, digues en maçonnerie, murs de réservoir ; l'ob- turation au moyen de sable ou de béton silicatés des fissures dans les maçonneries; le remplacement dans les différents systèmes de joints des canalisations de toute nature du plomb, du caoutchouc ou du cuir par du sable si- licaté;
la confection de chemises en sable ou en béton sili- catés autour des joints des tuyaux, la constitution de gaines entourant les canalisations.sur toute leur longueur
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pour les rendre imperméables; la constitution, par du terrain silicaté rapporté, des injections ou des arrosages au silicate, de couches ou d'écrans imperméables dans le terrain pour protéger les nappes aquifères, courants sou- terrains, puits, sources contre les pollutions, pour amé- nager, créer, capter les sources, pour éloigner l'eau des talus ou des tranchées des voies de communication, des bâ- timents, etc...; l'établissement dans les mursde bâtiment d'une couche continue imperméable en sable en en béton si- licatés pour empêcher l'eau de remonter par capillarité;
l'imperméabilisation du sol des caves; le rabattement des nappes aquifères; la constitution jusqu'au sol d'une che- mise, en sable ou en béton silicates autour des poteaux électriques ou autres en bois, palissades, etc... pour empêcher la pourriture du bois et augmenter leur résistance au renversement; l'établissement d'une chemise en sable ou en béton silicatés autour des pieux et palplanches en bois pour empêcher leur pourriture ; consolidation du sol de fondation ; l'injection de silicate autour ou à la base des pieux pour augmenter leur capacité de charge; l'assainisse- ment et la consolidation du sol et du sous-sol des routes et voies ferrées ; laconsolidation du ballast ;
garnissa- ge au sable ou au béton silicatés des joints des pavages de toute nature ; constitution au moyen de sable ou de béton silicatés de la fondation des pavages de toute nature.
Les applications énumérées ci-dessus sont indiquées simplement à titre d'exemple. Il va de soi que tous les emplois de silicates alcalins, avec ou sans addition de subs- tances coagulantes à l'imperméabilisation ou à la consolida- tion de terrains, soit en place, soit rapportés, rentrent dans le domaine de l'invention.
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"USE OF ALKALINE SILICATES WITH A VIEW TO WATERPROOFING
The object of the present invention is a process which makes it possible to make impermeable to all fluids, liquid or gaseous, the soils, either in place or added, and to increase their resistance by the incorporation of alkali silicates, with or without addition. coagulating substances.
The effects indicated above are due to the formation in the interstices of the ground of a silicate gel.
The quantity of silicate to be introduced into a soil varies according to the density of this product, the value of the ratio R = Si O2% or Si 0 2%; the size of the interstices of the land. '
Na 0% K2O% the porosity of it, the pressure to be withstood by the layer to be waterproofed compared to its thickness, the degree
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of consistency which one wishes to obtain, etc ... Under ordinary circumstances, a commercial alkali silicate solution whose density is 1.34 and R = 3.5, extended by 9 times its volume of water and filling all the pores of a ground are enough to make it impermeable and to increase its resistance suitably.
The average volume of the silicate, the characteristics of which are indicated above, to be incorporated into a rock is therefore one tenth of the porosity% by volume of this rock. The proportions indicated above can be reduced for soils with small intersections or low pressures exerted on the layer to be waterproofed, in this case aqueous solutions of silicate, the characteristics of which are indicated above. 14 times their water volume is more than enough. On the contrary, for soils with large interstices or high pressures, the proportion of silicate must be increased.
In each particular case it is possible, by means of a few direct tests, which are very easy to carry out, to ascertain the quantity of silicate available, which it will be necessary to use.
If a part of it is likely to be diluted or entrained during processing, this should be taken into account when determining the quantity to be used.
Spontaneous flocculation or coagulation of expanded alkali silicate solutions is very long and under ordinary conditions takes several days.
This can in some cases present serious drawbacks. It is possible to shorten the flocculation or coagulation at will, even to make them instantaneous, by mixing certain substances with these solutions.
A very large number of bodies activate the coagulation of large silicate solutions. Some are expensive, some are difficult or dangerous to use, many instantly cause flocculation
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partial or total which is troublesome for the penetration of the solution into the ground, others finally lead to the formation of an inconsistent gel.
Among the most practical, we will simply cite the following as an example:
Baking soda or potash in the proportion of 5 to 30% of the weight of the silicate used,
To baking soda it is advantageous to add sodium chloride in the proportion of 5 to 30% of the weight of silicate used or sodium or potassium hypochlorites in an amount such that the weight of the active chlorine varies from 0, 5 to 2% of the weight of silicate used.
The bodies indicated above can be used simultaneously in the following proportions Soda or potassium bicarbonate 3 to 15% Sodium chloride 3 to 15% by weight of sodium or potassium hypochlorite 0.3 to 1% silicate used. of active chlorine.
When the soil to be treated can be stirred with a shovel, before mixing or spraying with the silicate solution, in order to activate the coagulation of the latter, approximately 100 kilos of fatty lime powder can be incorporated into it. or plaster.
The rapidity with which the coagulation of the extended silicate solution takes place under the influence of the substances indicated above depends not only on the temperature at which the operation is carried out, on the percentage composition of the silicate and on its concentration, but also appears to be influenced by other factors such as its age, the temperature at which it has been stored, etc.
This means that the amounts of said substances to be added to the silicate solution can vary within very wide limits. The proportions indicated above are given as a first approximation and do not
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moreover constitute neither minima nor maxima. In each particular case it is possible, by means of a few tests, which are very easy to carry out, to determine, owing to the coagulation time which has been fixed and the degree of dilution of the solution, the exact quantities of substances to be use with the silicate available.
The coagulating substances mentioned above are given merely by way of example. It would be possible to use other substances having an equivalent effect, without departing from the scope of the invention.
The incorporation into a soil of the silicate and, if necessary, of the added coagulating substances can be done in different ways. If it is a piece of land to be brought back to a specific location, mixing and mixing can be carried out prior to its installation. Careful pounding, carried out as the installation progresses, makes it possible to increase the compactness of the ground and, by reducing voids, to reduce the quantity of silicate used. If the place of employment is underwater, it is necessary to use for the immersion, the same procedures as for the placement of the submerged concrete. All precautions usually taken in this case should be strictly observed to avoid dilution and carry-over of the silicate.
The dosage of the latter should be increased to take account of the losses, which are almost inevitable.
If it is the natural terrain. or patched land, already in place, it is possible, if the waterproofing or consolidation is to be superficial, to proceed by watering. either dry or under water.
If the ground to be treated is deep, it will be necessary to proceed by injections, operating as for cement injections. The silicate can be injected in the form of a solution or, in aquifers, in very fine powder containing 35 to 40% of water introduced into the
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ground by the action of compressed air.
To save silicate, if the ground has large interstices and if the treatment is to be superficial, it is possible to cover the latter with a thin layer of fine sand; if it must be deep, inject sand beforehand.
As for coagulating substances, the most rational method is to mix them with the silicate before use, but they can also be introduced into the soil in solution or in powder either before or after the incorporation of the silicate by using the same ones. methods (mixing, watering, injection) than for this one.
The methods of incorporation into the ground mentioned above are given merely by way of example. Any other method could be employed without departing from the scope of the invention.
The main applications of the process are the use of sand or silicate concrete for the constitution of cofferdams and counter-cofferdams; waterproofing of excavations for foundations, wells, galleries, sewers, dark tunnels in aquifers; the constitution of screeds in sand or silicate concrete, covering the structures; waterproofing of terraces, canals, supply channels, watercourses, lake basins, ponds, reservoirs, water reservoirs of all kinds; the constitution of waterproof plasters, veneers or masks on the walls of dams, masonry dikes, reservoir walls; filling of cracks in masonry with sand or silicate concrete; replacing lead, rubber or leather in the various joint systems for all types of pipelines with silicate sand;
the making of sand or silicate concrete jackets around the joints of the pipes, the constitution of sheaths surrounding the pipes. over their entire length
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to make them waterproof; the constitution, by injecting or sprinkling silicate with silicate soil, layers or impermeable screens in the soil to protect aquifers, underground currents, wells, sources against pollution, to develop, create and capture sources, to keep water away from embankments or trenches from communication routes, buildings, etc ...; the establishment in the building walls of a continuous impermeable layer of silicate concrete sand to prevent water from rising by capillary action;
waterproofing of cellar floors; drawdown of aquifers; building up to the ground a jacket, in sand or silicate concrete around electric or other wooden poles, palisades, etc ... to prevent rotting of the wood and increase their resistance to overturning; the establishment of a sand or silicate concrete jacket around wooden piles and sheet piles to prevent rotting; consolidation of the foundation soil; injection of silicate around or at the base of the piles to increase their load capacity; sanitation and consolidation of the soil and subsoil of roads and railways; ballast consolidation;
filling with sand or silicate concrete the joints of all types of paving; constitution by means of sand or silicate concrete of the foundation of all types of paving.
The applications listed above are given merely as an example. It goes without saying that all the uses of alkali metal silicates, with or without the addition of coagulating substances for waterproofing or consolidating soils, either in place or added, come within the scope of the invention.