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Perfectionnements à la fabrication de ciments au moyen de sulfate de calcium et de laitier de haut fourneau.
Cette invention est relative aux ciments produits au moyen de sulfate de calcium et de laitier de haut fourneau granulé. Le laitier de haut fourneau est le sous-produit non- métallique fondu obtenu durant la production de la fonte au haut-fourneau et on le granule par refroidissement rapide, par exemple en débitant un jet de laitier dans de l'eau. On obtient ainsi le laitier sous une forme vitreuse ou non-cristalline ayant des propriétés hydrauliques, c'est-à-dire se prêtant à la prise sous l'eau, notamment quand on le mélange à un accé- lérateur ou excitateur tel qu'un alcali ou un sulfate, ou les deux.
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On sait que des ciments hydrauliques ou faisant prise sous l'eau peuvent être produits au moyen de mélanges de laitier de haut fourneau granulé, de sulfate de calcium et de faibles quantités d'un "accélérateur" ou "excitateur" contenant ou produisant de la chaux, par exemple de faibles quantités de clinker de ciment Portland. Le laitier de haut fourneau granulé ordinaire destiné à la fabrication de ciments est moulu à un degré de finesse du même ordre que le clinker de ciment Portland, c'est-à-dire de façon que pas plus qu'environ 10% soient retenus sur un tamis standard anglais
B.S.S. de 170 mailles (67 mailles par centimètre). Ceci correspond à un diamètre maximum moyen des particules de 89 microns.
Un but de la présente invention est de produire des ciments de la nature spécifiée, qui aient dans les phases de prise, initiales, une résistance à la traction plus élevée que les ciments connus de la même nature. Un autre but de l'invention est de produire des ciments "blancs" qui aient des qualités mécaniques supérieures à celles des ciments "blancs" connus jusqu'ici, c'est-à-dire des ciments se com- posant essentiellement de ciment Portland. D'autres buts de l'invention apparaîtront ci-après.
On a trouvé que des ciments perfectionnés conte- nant du laitier de haut fourneau, du sulfate de calcium et un accélérateur peuvent.être produits en moulant le laitier granulé et l'accélérateur aux degrés de grosseur de parti- cules suivants: - Laitier - pas moins de 60 % en poids de par- ticules d'un diamètre de 30 microns et moins. Accélérateur - pas moins de 50 % en poids de particules d'un diamètre de
30 microns et moins. La finesse du ciment mélangé final doit être telle que pas moins de 60 % en poids se composent de particules d'un diamètre de 30 microns et moins. (Les diamè- @
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tres cités sont les dimensions les plus longues des particu- les).
Cela étant, suivant l'invention,on produit un ciment hydraulique ou faisant prise sous l'eau, comprenant du laitier de haut fourneau, du sulfate de calcium et un accélérateur contenant ou produisant de la chaux, dans lequel au moins 60 % en poids des particules du laitier, au moins 50 % en poids des particules de l'accélérateur et au moins 60 % en poids des particules du ciment mélange final ont un diamètre ne dépassant pas 30 microns. L'invention englobe aussi des articles moulés ou masses faits en ces ciments.
En général, les 'proportions des ingrédients du ciment sont les suivantes: -
EMI3.1
<tb> Laitier <SEP> 35 <SEP> à <SEP> 90 <SEP> parties <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> Sulfate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> 65 <SEP> à <SEP> 7 <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb> Accélérateur <SEP> 0,5 <SEP> à <SEP> 15 <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
La composition du laitier de haut fourneau peut varier notablement, par exemple dans les limites suivantes : -
EMI3.2
<tb> Cao <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 55 <SEP> pourcents <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 25 <SEP> à <SEP> 50 <SEP> " <SEP> " <SEP> " <SEP> "
<tb>
<tb> Al2O3 <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 35 <SEP> n <SEP> " <SEP> n <SEP> "
<tb>
Comme constituant sulfate de calcium on préfère employer l'anhydrite naturelle non cuite.
D'autres formes de sulfate de calcium qu'on peut employer sont l'anhydrite artificielle, le plâtre et le gypse.
Comme accélérateur., on préfère le clinker de ciment Portland, mais au lieu de celui-ci on peut aussi employer la chaux ou d'autres substances produisant ou contenant de la chaux. Par exemple, la chaux hydratée est un succédané possi- ble du clinker de ciment Portland. Il est clair que le ciment Portland moulu ordinaire est également couvert par le terme "clinker de ciment Portland"., vu qu'il est produit à partir
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du clinker brut par mouture. Lorsqu'on emploie comme matière de départ du ciment Portland moulu ordinaire, il peut évi- demment être nécessaire de le moudre plus finement afin d'at- teindre le degré de finesse requis conformément à l'invention.
Si on le désire, tous les constituants peuvent être moulus ensemble, et se mélanger de la sorte, en une seule charge. Comme alternative, les constituants peuvent être moulus séparément et mélangés ensuite, ou deux des consti- tuants peuvent être moulus ensemble, puis mélangés au troi- sième constituant moulu séparément.
L'invention est illustrée, mais non limitée, par les exemples suivants. Les parties indiquées sont en poids.
EXEMPLE I.
On prépare quatre ciments contenant chacun 85 par- ties de laitier de haut fourneau granulé moulu, 15 parties d'anhydrite moulue et 5 parties de clinker de ciment Portland.
Dans chacun des quatre cas, le clinker employé a un degré de grosseur de particules différent. On moud ensemble le laitier et l'anhydride, puis on ajoute du ciment Portland du degré de finesse approprié.
On mélange les ciments séparément à du sable dans le rapport (en poids) de trois parties de sable à une partie de ciment, et on donne au mélange résultant la forme de bri- quettes. Les résistances à la traction des briquettes à des âges différents sont réunies dans le tableau ci-après qui montre clairement combien l'effet de la grosseur de particu- les du clinker est marqué, notamment sur la résistance à la traction dans les phases de prise initiales.
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EMI5.1
<tb>
Pourcentage <SEP> de <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> des
<tb>
<tb>
<tb> particules <SEP> de <SEP> briquettes <SEP> (en <SEP> Kg/cm2) <SEP> ¯¯¯¯¯¯
<tb>
<tb>
<tb> 50'microns <SEP> et <SEP> Après <SEP> Apr <SEP> Après <SEP> Après
<tb>
<tb>
<tb> moins <SEP> dans <SEP> le <SEP> 1 <SEP> jour <SEP> 3 <SEP> jours <SEP> 7 <SEP> jours <SEP> 28 <SEP> jours
<tb>
<tb> clinker
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 20 <SEP> 0,84 <SEP> 14 <SEP> 24,1 <SEP> 31,1
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 40 <SEP> 2,8 <SEP> 16,1 <SEP> 27',9 <SEP> 35,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 68 <SEP> 3,5 <SEP> 21 <SEP> 28,1 <SEP> 39,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 90 <SEP> 4,2 <SEP> 22,5 <SEP> 31,6 <SEP> 40,0
<tb>
EXEMPLE 2.
On prépare trois ciments contenant chacun 75 parties de laitier, 25 parties d'anhydrite et 5 parties de ciment Portland. On moud les constituants séparément et on les mé- lange. Dans chacun des trois cas, le laitier employé à un degré de grosseur de particules différent.
On donne aux ci- ments la forme de briquettes comme c'est décrit à 1-'Exemple 1 et on détermine les résistances à la traction, ce qui donne les résultats suivants:
EMI5.2
<tb> Pourcentage <SEP> de <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb> particules <SEP> de <SEP> (en <SEP> K/cm2)
<tb> 30 <SEP> microns <SEP> et <SEP> Après <SEP> Après
<tb> moins <SEP> dans <SEP> le <SEP> 7 <SEP> jours <SEP> 28 <SEP> jours <SEP>
<tb> laitier
<tb>
<tb> 32 <SEP> -- <SEP> 3,1
<tb>
<tb> 45-- <SEP> 5,9
<tb>
<tb> 65 <SEP> 15,2 <SEP> --
<tb>
On exécute une série analogue d'expériences utili- sant des laitiers de degrés de grosseur différents, avec des ciments contenant 90 parties de laitier, 10 parties d'anhydri- te et 5,4 parties de ciment Portland.
Les résultats sont in- diqués dans le tableau suivant:
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EMI6.1
<tb> Pourcentage <SEP> de <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction
<tb>
<tb> particules <SEP> de <SEP> (en <SEP> Kg/cm2)
<tb>
<tb> 30 <SEP> microns <SEP> et
<tb>
<tb> moins <SEP> dans <SEP> le <SEP> Après <SEP> Après <SEP> Après <SEP> Après
<tb>
<tb> laitier <SEP> 1 <SEP> jour <SEP> ours <SEP> 7 <SEP> jours <SEP> 28 <SEP> Jours
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 50 <SEP> 3,3 <SEP> 10,0 <SEP> 21,3 <SEP> 27,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 60 <SEP> 4,2 <SEP> 12,8 <SEP> 23,0 <SEP> 33,5
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 70 <SEP> 6,4 <SEP> 15,6 <SEP> 25,8 <SEP> 37,0
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 80 <SEP> 7,1 <SEP> 17,0 <SEP> 27,2 <SEP> 37,9
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 90 <SEP> 7,0 <SEP> 19,6 <SEP> 27,5 <SEP> 38,7
<tb>
EXEMPLE 3.
On prépare des mélanges se composant de 90 parties de laitier, 10 parties d'anhydrite et 6 parties de clinker de ciment, dans lesquels l'anhydride a, respectivement, une grosseur inférieure à 10 microns à raison de 100 % et une grosseur de grains inférieure à 10 microns à raison de 20 %.
Les résistances de briquettes (préparées comme à l'exemple 1) sont, respectivement, de 22 kg/cm2 et 21 kg/cm après 7 jours.
Ceci montre que le degré de division du constituant sulfate de calcium est sans grande importance, à la différence du de- gré de division du laitier et du ciment Portland.
L'invention rend possible la production de ce qu'on appelle des "ciments blancs" (très demandés), qui ont des qualités mécaniques de beaucoup supérieures à celles des ciments Portland blancs connus jusqu'ici. Ceux-ci ont tou- jours été sujets aux cassures et à la fissuration et il tend à se former sur leur surface des excroissances ou taches. Les ciments produits conformément à l'invention ne sont pas sujets aux cassures et leur tendance à former des excroissances ou taches est limitée.
Des ciments blancs peuvent être produits facilement suivant la présente invention en choisissant un laitier clair couleur crème comme on en obtient par refroidissement énergi- @
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que au moyen d'une eau appropriée, toutes particules ou morcaux foncés étant rejetés. Le constituant sulfate de calcium doit être choisi pour sa blancheur et son opacité et il en est de même pour le clinker. Etant donné que le sulfate de calcium est le constituant "le plus blanc" des mélanges précités, il est évidemment avantageux d'en employer une proportion aussi élevée que possible dans la production d'un "ciment blanc"; on peut en employer jusque 30 % pour le mé- lange, sans notable diminution de la résistance mécanique ni de la résistance aux attaques chimiques.
De préférence, pour produire un ciment blanc, on emploie un mélange se composant de 80 parties de laitier de couleur claire, 20 parties d'anhy- drite blanche et 5 parties de ciment Portland blanc.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Ciment hydraulique comprenant du laitier de haut fourneau, du sulfate de calcium et un accélérateur contenant ou produisant de la chaux, caractérisé en ce qu'au moins 60 % en poids des particules de laitier, au moins 50 % en poids des particules de l'accélérateur et au moins 60 % en poids des particules du ciment mélangé final ont un diamètre ne dépassant pas 30 microns.