BE404480A - - Google Patents

Description

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  Procédé pour la fabrication d'un ciment résistant à   l'eau.   



   Il est connu, que lors de la réaction du ciment Portland avec l'eau, des quantités importantes d'hydroxyde de chaux sont séparées. Le constituant principal du ciment Portland,   l'alithe   ou le silicate tricalcique (3CaO.SiO2) élimine en effet lors de la réaction avec l'eau un tiers de sa teneur de chaux sous forme d'hydroxyde de chaux, tandis que deux tiers la teneur de chaux sont liés en hydro-silicate bicalcique selon la formule 3CaO.SiO2 + 
 EMI1.1 
 aq Ca(OH)2 + 2CaO.S'02-aqe 
L'hydroxyde de chaux formé est relativement rapidement et facilement soluble dans l'eau,

   tandis que l'hydro-silicate de chaux ainsi que l'hydro-aluminate de chaux provenant de l'aluminate se divise et se dissout relativement lentement dans   l'eau.   Lors du lavage répété 

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 de béton durci et pulvérisé la desagrégation du ciment a ainsi lieu de la manière suivante : une solution de chaux a lieu d'abord rapidement, puis lentement en suite de la desagrégation hydraulique lente des hydro-silicates et 
 EMI2.1 
 hydro-aluninapes. de chaux. 



   Il ressort de ce qui précède, qu'un grand progrès au point de vue de la résistance à l'eau de travaux en ciment pourrait être atteint,s'il existait un moyen bon marché et effectif, permettant de lier la totalité de l'hydroxyde de chaux, qui est formé lors de la réaction du ciment avec l'eau. On a déjà depuis très longtemps et plus ou moins consciemment du but désiré cherché à trouver un tel moyen. On a p. ex. pour rendre le béton plus resistant à l'eau, proposé l'emploi d'additions, comme du trass, de la pouzzolane, de la silice gélatineuse, de la poudre de briques etc, et déjà du temps du roi Salomon et de la Rome antique on construisait des con- duites d'eau avec de la chaux éteinte et de la poudre de briques. 



   Aucun des moyens nommés ci-dessus n'a cependant mené à un résultat entièrement satisfaisant, ce qui par contre est le cas avec la présente invention, qui con- cerne un procédé pour la fabrication d'un ciment résistant à l'eau par addition d'une argile ou analogue cuite à une temperature de 500-1000  C. L'invention est carac- térisée par le fait que la matière d'addition en questinn a une forte teneur de kaolin (A1203.2Si02.2H20). La grande effectivité du kaolin cuit dépend probablement du fait connu que lors de la cuisson   à   une température de 500 -   1000    C l'acide   siliciquè   et l'oxyde d'aluminium du kaolin passent   à   une forme soluble et entrant facilement en réaction. 

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   L'attaque de l'eau agressive sur le beton dépend ainsi essentiellement de la teneur d'hydroxyde de chaux Ca(OH)2 dans le béton. L'hydroxyde de chaux est d'une part directement soluble dans l'eau et forme d'autre part avec l'acide carbonique du bicarbonate de chaux soluble. Avec des sels de magnesium il forme par trans- formation double des sels calciques solubles et de l'hydroxyde de magnesium. Avec des sulphates, d'autre part, il forme du sulphate de chaux ou du gypse, qui fait éclater le béton et produit la destruction et le lavage du béton. Le kaolin cuit à 500 - 1000  lie l'hydroxyde de chaux dans le béton et rend celui-ci ainsi résistant à l'attaque de l'eau agressive. 



   Par recherches systématiques du pouvoir de différentes argiles de lier l'hydroxyde de chaux après cuisson à différentes températures et pendant un temps plus ou moins long, et après broyage à la finesse du ciment, l'inventeur a trouvé que des argiles glaciales ordinaires ne donnent aucun ou presque point d'effet, tandis que le kaolin, cuit à une température d'environ 7500 C et finement broyé donne un effet quantitatif complet. En effet, après l'immersion dans l'eau pendant 90 jours, tout l'hydroxyde de chaux séparé du ciment est lié.

   Quelques résultats d'essais sont indiqués dans le tableau suivant: 
 EMI3.1 
 
<tb> Ca(OH)2 <SEP> libre <SEP> dans <SEP> le <SEP> béton,
<tb> 
<tb> 
<tb> exprimé <SEP> en <SEP> pourcents <SEP> de <SEP> CaO
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<tb> de <SEP> la <SEP> teneur <SEP> totale <SEP> de <SEP> CaO
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<tb> après:.
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<tb> 28'jours <SEP> 90 <SEP> jours <SEP> 
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<tb> Ciment <SEP> Portland: <SEP> 23,7 <SEP> 24,7
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<tb> 3 <SEP> parties <SEP> de <SEP> ciment <SEP> Portland,
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<tb> 1 <SEP> partie <SEP> d'argile <SEP> glaciale <SEP> : <SEP> 23,2 <SEP> 19,7
<tb> 
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<tb> 1 <SEP> partie <SEP> de <SEP> ciment <SEP> Portland,
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> partie <SEP> d'argile <SEP> glaciale:

   <SEP> 19,4 <SEP> 12,5
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3 <SEP> parties <SEP> de <SEP> ciment <SEP> Portland,
<tb> 
<tb> 
<tb> 1 <SEP> partie <SEP> de <SEP> kaolin: <SEP> 8,5 <SEP> 5,8
<tb> 
<tb> 
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<tb> 1 <SEP> partie <SEP> de <SEP> ciment <SEP> Portland,
<tb> 
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<tb> 1 <SEP> partie <SEP> de <SEP> kaolin: <SEP> 3,8 <SEP> 0
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 Une recherche tant quantitative analytique que microscopique a montré, qu'avec du kaolin cuit à une température d'environ 750  C, tout l'hydroxyde de chaux du ciment était lié au bout de 90 jours d'immersion dans l'eau. 



   Le procédé selon l'invention peut être effectué de manière que de la brique de ciment Portland et la quantité nécessaire de gypse est moulue avec du kaolin ou une autre matière kaolinique de l'espèce susnommée cuite à une température d'environ 500 - 1000  C, ou bien le ciment Portland fini peut dans la fabrique ou surle chantier être mélangé avec une telle matière cuite à la température indiquée et moulue à la finesse du ciment. 



   La quantité de matière kaolinique cuite qui est mélangée au ciment doit être telle, que le mélange final contienne au moins 1 molécule de kaolin pour 2 molécules de silicate tricalcique. On utilisera de préférence des argiles qui contiennent au moins 25 % de kaolin. 



   Des essais effectués ont aussi montré, que grâce à la faculté de la matière kaolinique cuite à 500 - 1000  C de lier la chaux, un liant hydraulique approprié pour certains buts peut aussi être obtenu en mélangeant du kaolin cuit et moulu à la finesse du      ciment avec dela chaux éteinte Ca(OH)2, ou en moulant du kaolin cuit et de la chaux éteinte ensemble. Au lieu de ciment Portland ou de chaux on peut aussi utiliser avec avantage d'autres liants hydrauliques comme du ciment romain, du ciment naturel, de la chaux hydraulique etc. 



   La préparation de la matière kaolinique cuite de l'espèce sus-indiquée ne peut pas sans autres être effectuée dans un four à cémenter rotatif ordinaire. La calcination ordinaire du ciment a lieu à une température de   1400-1500    C et on a trouvé, que si l'on essaye de baisser cette tempé- 

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 rature à p. ex. 750  C pour cuire la matière kaolinique dans un tel four, la flamme,de poussière de charbon   s'éteint.   



   La cuisson peut cependant avoir lieu de manière économique et avantageuse dans un four rotatif, si l'on laisse sa zone de combustion libre d'argile et ne l'emploie que comme chambre d'alumage et de combustion. Ceci peut être atteint en sortant toute l'argile, qui a été introduite de manière connue dans l'extrémité supérieure plus froide du four, par des ouvertures ménagées en dehors de la zone de combustion, avant que l'argile ait atteint la dite zone très chaude. En ménageant de telles ouvertures de sortie à différentes distances de la zone de combustion on peut choisir l'endroit de l'extraction de l'argile du four de telle manière, qu'elle soit cuite à la température désirée avant son extraction. 



   A cause de la construction du four ou d'autres circonstances locales il peut être avantageux d'utiliser la totalité de la longueur de four pour le procédé de cuisson de l'argile. Pour permettre de ne chauffer l'argile qu'à la température désirée relativement basse sous de telles conditions, le four rotatif peut être muni d'une chambre de combustion fixe placée à l'extérieure du four, dans laquelle la combustion de la poussière de charbon a lieu.   Les   gaz de combustion - éventuellement avec un surplus d'air pour l'obtension de la température      optimale - sont conduits de la dite chambre de combu-      stion dans le four rotatif, où la température désirée est maintenue de cette manière.

     n   est évident, que si la teneur de chaux dans le ciment utilisé est faible, ceci est une raison pour qu'une plus petite quantité d'hydroxyde de chaux 

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 soit éliminée lors de la réaction du ciment avec l'eau. 



  On a trouvé que si le ciment à part cela ne contient qu'une faible proportion d'oxyde d'aluminium, le développe- ment de chaleur lors de la dite réaction est réduit. Des      espèces de citent de ce type sont fabriqués en Suéde et actuellement aussi aux Etats Unis   d'Amérique   pour des constructions de digues, et elles sont caractéristiques par le fait qu'elles contiennent, calculé d'après la formule connue de Bogue pour les composants du ciment: 
 EMI6.1 
 3Ca0,Si02 . x<2Ca0.S10z> + y(4Ca0.A1203.Fe203) f z(3Ca0.A7.2Q si peu de chaux, que la teneur de silicate bicalcique (2CaO.SiO2) est au moins aussi grande que la teneur de silicate tricalcique (3CaO.SiO2) et que le contenu en aluminate tricalcique produisant un fort développement de chaleur est limité. 



   Comme la matière kaolinique cuite réagit rela- tivement lentement, il est dans certains cas avantageux d'utiliser un ciment à réaction lente tel qu'il a été décrit plus haut, et dont la teneur en aluminate   trical-   cique, calculé selon la formule de Bogue, est au plus de six pourcent. La chaux est alors liée à peu près dans la   même   mesure qu'elle est séparée du ciment relative- ment pauvre en chaux. 



   Suivant ce qui précède on obtient un ciment qui est en même temps résistant à l'eau et dégage très peu de chaleur, en ajoutant de la matière kaolinique cuite à un ciment contenant peu de silicate tricalcique et d'aluminate tricalcique. 



   L'addition de la matière kaolinique cuite au ciment Portland a une très bonne influence sur les propriétés de   résistance   après un temps prolongé d'immersion dans l'eau, comme p. ex.   après.26   et 90 jours, 

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 et dans certains cas on a constaté une résistance de 40 à 50% plus grande que celle du ciment Portland   utilise. '   Ce résultat dépend du fait, que l'hydroxyde de chaux réagit avec le kaolin, selon toute probabilité avec son acide silicique, sous formation de produits d'espèce colloïdale, hydro-silicate de chaux, analogues à ceux formés par le composant acide silicique du ciment Portland. 



  Ces combinaisons gélatineuses augmentent la résistance du béton à un haut degré et augmentent surtout sa ténacité,   c.à.d.   sa résistance à la traction. Un ciment à haute      résistance à la traction est comme on le sait souhaité depuis longtemps, et par l'invention on obtien donc aussi ce résultat. 



   Pour l'obtension d'une bonne résistance initiale on peut cependant aussi activer la réaction par l'addition de produits activants connus, comme p. ex. du chlorure de chaux ou du chlorure d'aluminium. On peut ainsi par l'addition de matières activantes lors de la fabrication d'un produit de l'espèce sus-indiquée composé de kaolin cuit et de ciment pauvre en chaux et réagissant relative- ment lentement un ciment à faible contenu de chaux présentant de hautes résistances initiales et finales et donnant un béton résistant à l'eau et libre d'hydroxyde de chaux. 



     R é s   u m é.      

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

1. L'invention a pour objet un procédé de fabri- cation d'un ciment résistant à l'eau par addition d'argile ou analogue cuite à une température d'environ 500 à 1000 C., et présente les caractéristiques suivantes : 1 Comme addition on emploie une matière à forte teneur de matière kaolinique (Al2O3.2SiO2.2H2O). <Desc/Clms Page number 8>

   2 La matière d'addition cuite et le liant calcari- fère sont moulus ensemble.

   3 On emploie, pour le procédé, une quantité de matière kaolinique suffisiamment grande, pour que le mélange fini eontienne la quantité de kaolin nécessaire pour lier la quantité d'hydroxyde de chaux libérée du ciment utilisé.

   4 On utilise une quantité d'argile kaolinique telle, que pour deux molécules de silicate tricalcique 3CaO.SiO2. (calculé selon la formule de Bogue) dans le ciment, il y ait au moins une molécule de kaolin Al2O3.2SiO2 5 L'argile kaolinique cuite est mélangée à un ciment Portland qui contient, calculé selon la formule de Bogue, au moins autant de silicate bicalcique que de silicate tricalcique.

   6 L'argile kaolinique est mélangée avec un ciment Portland dont la teneur en aluminate tricalcique, calculé d'après la formule de Bogue, ne dépasse pas six pourcent.

   7 Du chlorure de chaux ou d'aluminium, neutre ou basique, ou une autre combinaison chimique qui de manière connue active la prise et le durcissement au ciment est a j outée.