BE408737A - - Google Patents

Description

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  "PROCÉDÉ D'AMELIORATION DES QUALITES DES LIANTS HYDRAULIQUES\! .L'invention concerne un procédé d'amélioration des propriétés des liants hydrauliques. On utilise, dans ce but, des silicates alcalins solubles dans l'eau en mélange avec d'autres substances. 



   Les silicates alcalins à haute teneur en silice, connus sous le nom commercial verre soluble, ont été   proses   déjà souvent comme addition pour le ciment, le mortier de ciment et le béton, en partie isolément et en partie additionnés des matières les plus diverses. D'une manière générale, par l'addition du verre soluble on a en vue d'augmenter l'étanchéité à l'eau du mortier ou des constructions édifiées avec ce dernier et, en outre, une accélération de la prise. 



   Les mélanges de mortiers, qui sont additionnés de verre soluble, montrent cependant certains inconvénients, cela que l'on emploie le verre soluble seul ou en mélange avec d'autres matières. Avant tout, la résistance est généralement diminués et la manipulation des mortiers est rendue difficultueuse. 

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  Si l'on utilise une solution de verre soluble pour le malaxage d'un mortier, il se manifeste immédiatement un contraction très énergique de la masse. Celle-ci devient friable, probablement par suite d'une séparation trop rapide de la silice admise en grande quantité sous forme de silicates de chaux et autres. Il est ires difficile d'obtenir, un mélange absolument uniforme. 



  Si l'on travaille avec des solutions de verre soluble relativement concentrées, ce qui est nécessaire en général pour obtenir l'effet d'étanchéité recherché, un traitement prolongé de la masse de mortier après le contraction n'est pas praticable, car la masse   commence   à prendre et des troubles du processus de prise se manifestent évidemment d'une manière préjudiciable pour les propriétés de résistance et autres du mortier.

   En outre, des quantités anormales de liquide sont nécessaires pour le malaxage, afin d'obtenir du mortier pouvant être travaillé de quelque   fagon.     Inexpérience   a montré que la résistance du mortier durci est diminuée. l'addition souvent proposée d'alcali procure bien une certaine amélioration, mais on travaillait avec un grand excès de verre soluble pour obtenir le résultat voulu. 



   Or, on a trouvé, fait surprenant, que les bonnes ,propriétés des silicates alcalins solubles se manifestent pleinement et que les inconvénients signalés ci-dessus, comme par exemple l'emploi d'excès trop grand- de liquide, peuvent être évités complètement dans le pratique, si l'on ajoute au silicate alcalin soluble un ou plusieurs sels dont les cations ne forment pas de composés insolubles ou difficilement solubles avec la silice du silicate alcalin, et dont les anions contiennent un métalloide, plus spécialement   un métalloïde   bivalemt ou tri valait. 



   On peut employer tous les silicates alcalins solubles, par exemple des silicates de soude, des silicates de potasse ou leurs mélanges, ainsi que des composés doubles, par exemple 

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 Il est prévu aussi bien un emploi de silicates d'une teneur très haute ou aussi haute que possible en SiO2 qu'un emploi de ceux d'une faible teneur en SiO2. Le choix est déterminé par la nature du ciment ou de liant hydraulique, lequel est déterminant aussi pour la nature du ou des sels additionnels. 



   Parmi les sels additionnels, on doit citer en première ligne les composés alcalins avec des acides du phosphore, du bore, du soufre, de l'azote, de l'acide cyanhydrique ou de l'acide   sulfooyanique.   on peut cependant employer aussi des sels contenant de l'halogène, par exemple des bromures, des bromates; en outre, des sels d'arsenic, d'antimoine, de sélénium. 



   Il n'est nullement nécessaire que le mélange de sels silicate alcalin - sel additionnel soit capable de former une solution claire. Il suffit que l'on obtienne une solution colloide ou une suspension stable par la réunion avec d   l'eau.   



  On doit cependant éviter que, par la réunion avec l'eau, la silice du silicate alcalin soit amené dans un état inactif, par fixation en un sel insoluble. Il n'est pas nécessaire non plus que le silicate alcalin ou les composés doubles contenant du silicate alcalin etc. possèdent la propriété d'une solubilité facile. Il suffit d'une solubilité telle que, par la réunion avec le liant hydraulique, le silicate alcalin devienne actif par une entrée graduelle en solution. 



   Si l'on malaxe, par exemple, un mélange de mortier ou de béton avec une solution de silicate alcalin, qui est additionnée d'un ou de plusieurs des sels mentionnés plus haut, on n'observe plus le contraction brusque de la masse de mortier, celle-ci peut être rendue complètement uniforme, sans exiger un excés en liquide de malaxage. on n'a plus à craindre un trouble de processus de prise. 

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   Si l'on recherche une prise rapide, on travaille, en général, avec des mélanges de solutions concentrés, par exemple a 2C jusqu'à 40  Bé. Toutefois, par la dilution de cette solution, avec la quantité en poids égale ou une   quantité   multiple d'eau, on obtient encore aussi une grande accéléra- tion de la prise et généralement une augmentation considérable de la résistance. Il suffit alors de varier, le cas échéant, les proportions du mélange, par exemple d'augmenter la , concentration du sel ajouté par rapport à la silice. Dans certains cas, il est recommandable de maintenier la concentra- tion du sel ajouté égale à la concentration de la solution non diluée. 



   La quantité des sels à ajouter au silicate alcalin soluble   etc..?   par exemple des phosphates alcalins, phosphides, borates, thiosulfates, sulfites,   métasulfites,   sulfures, cyanures,   cyanates,   sulfocanures, nitrates, nitrites, chlorures, chlorates, bromures, bromates, iodures, iodates, fluorures,   siliccfluorures,   etc.., représente, en général, environ 10 à   3CO   par rapport au SiO2.On est en mesure, par la variation de cette quantité des sels additionnels, de régler le commencement et la fin de la prise, et de régler en même temps   l'augmentation   de résistance et l'amélioration de 11 étanchéité à l'eau. 



   On ne peut s'expliquer avec certitude la cause à laquelle peut être attribué l'effet particulier obtenu. 



   Il est probable que la 'présence des sels mentionné dans la solution de verre soluble s'oppose à ce que la chaux ou des combinaisons de chaux passent du liant hydraulique dans la solution, et qu'immédiatement après la réunion de la solution de verre soluble avec la chaux du liant hydraulique, il se forme du silicate de chaux   insolubleo   0'est à la 

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 l'on doit attribuer probablement la diminution de réstistance que l'on observe autrement avec l'emploi du verre soluble. Cela est donc évité par le travail d'après l'invention. 



   Il a déjà été mentionné plus haut que, selon les cas, l'utilisation de silicates alcalins riches en alcali ou de composés équivalents est recommandable. D'une facon très générale, ist est avantageux d'employer du silicate alcalin qui possède une teneur en silice en partie notablement   infériare   à celle du verre soluble du commerce. Avec ces silicates alcalins riches en alcali, etc.., on   obtie des   accélérations des prise particulièrement fortes, sans que la faculté de manipulation de la masse de mortier en soit affectée. 



   Le nouveau procédé est applicable à tous   les   liants hydrauliques ou aux mélanges de mortier et de béton préparés avec ces liants, par conséquent pour l'emploi avec le ciment Portland, le ciment Portland de fer, le ciment de haut-fourneau, le ciment d'alumine, le ciment de laitier, le ciment de minerai, le ciment romain, le ciment de dolomite, les chaux hydrauliques. 



  Il est a remarquer spécialement que, par l'emploi de ciments pauvres en chaux (ciment de   haut-fourneau,   ciment de laitier, ciment de pouzzolane, etc..), on constate l'obtention de résultats absolument remarquables. 



   Les mélanges de sels peuvent être ajoutés au liant hydraulique ou au mortier préparé avec ce dernier, à l'était d'une solution ou en distribution dans l'eau de malaxage. Il est cependant possible aussi, de mélanger à sec, avec le même succès, le mélange de sels pulvérisés au- liant hydraulique pendant sa préparation, par¯exemple au clinker de ciment pendant le broyage, et cela est même particulièrement préférable dans un grand nombre de cas. Les mélanges de sels additionnels peuvent supporter presque tous à l'état solide un magasinage illimité.

   Ils peuvent donc aussi être expédiés à l'état solide et, sur le chantier, on peut les incorporer au liant hydraulique, 

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 avant ou pendant la transformation en mortier et en béton, à l'état sec, à l'état de poudre ou après suspension ou dissolution préalable, dans le liquide de malaxage. Exemples d'exécu- tion:
1.- On a utilisé une solution de potasse - verre soluble du commerce à 30  Bé, contenant environ   30%   de K2O.4SiO2, pour le malaxage de ciment Portland ordinaire, de ciment Portland de haute valeur, de ciment Portland de fer et de ciment de minerai. Dans tous les cas, on a constaté le nécessité d'employer une grande quantité de liquide, jusqu'à 100%, une friabilité de la masse, un commencement de prise immédiat et une fin de prise de 1   1/2   à 2 heures. 



   En utilisant, au contraire, une solution de mélange à 30    Bé,   contenant environ 28% de (K2O.4   SiO )   et   4%   de
Na3PO4,   la-quantité   de liquide nécessaire a baissé de moitié et au-dessous (environ 40%). Le ciment s'est laissé travailler parfaitement. Le commencement de prise était en moyenne entre
1 1/2 à 3 minutes, la fin entre 3 à 6 minutes. 



   2. - Mélange en solution employé; 15% de (K2O 1.1
SiO2), 20% de KCNS, 65% de H2O. Avec cette solution, on a malaxé un ciment pauvre en chaux de haute valeur. La quantité de liquide nécessaire était de 30;, le commencement de prise avait lieu après 2 minutes, la fin de la prise après 4 minutes. 



   Des cubes d'essai de résistance à la compression, produits par frottage dans les moules, ont donné les valeurs suivantes: 
 EMI6.1 
 
<tb> 
<tb> Après <SEP> 24 <SEP> heures <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> l'air <SEP> 83,3 <SEP> kg/cm2
<tb> après <SEP> 3 <SEP> jours <SEP> de <SEP> coulée <SEP> sous <SEP> l'eau <SEP> 149,9 <SEP> "
<tb> après <SEP> 28 <SEP> jours <SEP> de <SEP> coulée <SEP> sous <SEP> l,eau <SEP> 548,0 <SEP> "
<tb> 
 (Valeurs comparatives avec l'emploi d'eau comme liquide de malaxage 29,8, 139,8 et 429,0   kg/cm 2 ).   



   3.- Solution de départ; 20,4 % de (K2O SiO2), 6 % 

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 a malaxé un ciment Portland de fer et un ciment de hautfourneau. La quantité d'eau nécessaire était de 33,3 à 35 %; le commencement de prise était entre 3/4 et 1/2 minute,la fin de prise entre 2 et 12 minutes. 



   La solution, diluée avec la même partie en poids d'eau comme liquide de malaxage et utilisée pour un ciment Portland de fer, a donné, pour une quantité nécessaire de liquide de 33,3%, un commencement de prise de 10 minutes, une fin de prise de 30 minutes. 



   Des cubes d'essai de résistance à la compression, produits par frottage dans les moules ont donné avec un   ornent   de   haut-fourneau   les valeurs suivantes; 
 EMI7.1 
 Après 24 heures d'expo-sition à l'air 179,8 kb/cm2 
 EMI7.2 
 
<tb> 
<tb> après <SEP> 28 <SEP> jours <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> l'air <SEP> 295,6 <SEP> "
<tb> après <SEP> 3 <SEP> jours <SEP> de <SEP> coulée <SEP> sous <SEP> l'eau <SEP> 270,1 <SEP> "
<tb> après <SEP> 28 <SEP> jours <SEP> de <SEP> coulée <SEP> sous <SEP> l'eau <SEP> 428,0 <SEP> "
<tb> 
 Les valeurs comparatives dans le cas du malaxage avec l'eau étaient : 5,3, 81,9, 31,4, 235,8   kg/cm2.   



   4.- Solution de départ employée;   15%   de (K2O 
 EMI7.3 
 161 Si02), 11 % de Na 2s203s 74% de H20. Avec cette solution, on a malaxé un ciment pauvre en chaux de haute valeur qui, pour une quantité de liquide nécessaire de 30%, montrait un commencement de prise de 2 1/2 minutes et une fin de prise de 10 minutes.

   Des cubes d'essai de résistance à la compression par   produits/Frottage   dans les moules au moyen de ce ciment, en utilisant la solution   conmme   liquide de malaxage, ont montré les résultats suivants:      
 EMI7.4 
 
<tb> 
<tb> Après <SEP> 24 <SEP> heures <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> l'air <SEP> 79,9 <SEP> kg/cm
<tb> après <SEP> 28 <SEP> jours <SEP> d'exposition <SEP> à <SEP> l'air <SEP> 287,2 <SEP> kg/cm2
<tb> -après <SEP> 3 <SEP> jours <SEP> de <SEP> coulée <SEP> sous <SEP> l'eau <SEP> 305,8 <SEP> kg/cm
<tb> après <SEP> 28 <SEP> jours <SEP> de <SEP> coulée <SEP> sous <SEP> l'eau <SEP> 559,0 <SEP> kg/cm2.
<tb> 
 

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 Valeurs comparatives en utilisant l'eau comme liquide de malaxage;

   
 EMI8.1 
 29,8, 155,4, 139)8, 429,0 kg/cm2   Ces   exemples d'exécution font ressortir l'augmentation considérable de qualité des liants hydrauliques ou des mortiers préparés au moyen de ces derniers. 



   Il importe encore d'ajouter que, d'une maniere   générais,   les résultats les plus favorables sont obtenus par l'emploi de ceux des silicates alcalins dont le rapport alcali: silice est compris entre 1 : 1 et 1 : 4 (en molécules). Toutefois, selon les cas, un travail avec des silicates plus riches en SiO2 est possible, par exemple avec ceux dont le rapport atteint jusqu'à   1 ;   8 ou même jusqu'à   1 ;   24. 



   Dans le cas de l'emploi de silicates alcalins plus riches en silice ou de composés équivalents, il convient, en général, d'employer une quantité plus grande du ou des sels additionnels que dans le cas de l'emploi de silicates plus pauvres en silice.

Claims (1)

1. EN RESUME, l'invention a pour objet un procédé d'amélioration des qualités des liants hydrauliques, avec utilisation de silicate alcalin, présentant les caractéristiques suivantes: 1 ) Au liant ou au mélange de mortier ou de béton préparé au moyen du liant, ou ajoute un mélange de sels-qui, en plus de silicate alcalin, contient encore en même temps un ou plusieurs autres sels, dont les cations ne forment pas de composés insolubles ou difficilement solubles avec la silice de silicate alcalin, et dont les anions contiennent un métalloïde, de préférence un métalloïde bivalent ou trivalent.

   2 ) On emploie des mélanges de silicate alcalin avec des composés alcalins d'acides du phosphore, du bore, du soufre, de <Desc/Clms Page number 9> 3 ) On emploie des mélanges de silicate alcalin avec des cyanures alcalins, des sulfoc@anures alcalins, des cyanates alcalins.

   4 ) On emploie des mélanges de silicate alcalin avec des sels alcalins des acides halogéniques, plus spécialement les bromures, les bromates.

   5 ) On emploie des composés doubles de silicates, par exemple des silicates de potasse et de sodium, ou des silicates alcalins et alcalino-terreux.

   6 ) On utilise des silicates alcalins dont la composition est comprise entre 1 alcali ; 1 SiO2 et 1 alcali ; 4 SiO2.

   7 ) La quantité des sels à ajouter au silicate alcalin est de 10 à 300 % par rapport au SiO2.

   8 ) La proportion de sel ou des sels additionnels dans le mélange de sels est d'autant plus élevée due l'on utilise moins de mélange de sels comme substance additionnelle. d'autant 9 ) La proportion de l'addition est/'plus élevée que le silicate alcalin est plus riche.en silice.

   10 ) Les mélanges de sels sont employés comme addition à de ciment pauvre en chaux ou à du mortier et du béton contenant un tel ciment.

   11 ) Les mélanges de sels sont utilises à L'état de solution, de solution colloïde ou de suspension pour le malaxage du mortier ou du béton,. ou ils sont ajoutés à l'état sec, solide au liant hydraulique ou au mortier pendant la préparation, avant ou pendant le travail.