BE508098A - - Google Patents

Description

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  NOUVEAUX: CIMENTS. 



   Le problème de la résistance des mortiers et des bétons aux mi- lieux agressifs naturels; eaux très pures., eaux acides, eaux alcalines., eaux sulfatées, eau de mer, a fait l'objet de très nombreux travaux de laboratoi- re et de nombreuses expérimentations pratiques. 



   On sait qu'en présence des agents agressifs ci-dessus cités, les ciments métallurgiques à très haute teneur en laitier granulé de haut four-   neau   et surtout les ciments dits "pouzzolaniques" présentent une bonne te- nue, tandis .que les ciments portland artificiels, et même les ciments métal- lurgiques à faible ou à moyenne teneur en laitier granulé n'offrent aucune sécurité. 



   On entend par   "Cîments   portland artificiels" les produits résul- tant de la mouture de clinkers obtenus par la cuisson dans des conditions de durée et de température suffisantes pour amener la combinaison des élé- ments d'un mélange soigneusement homogénéisé et dosé dont les principaux   constituants sont : lasilice., l'alumine, 1-*oxyde de fer et la chaux. Le do-   sage devant être tel que cette dernière sature les autres éléments sans qu'il subsiste après cuisson de chaux libre en quantité nuisible. Pratiquement, et dans la majorité   des' cas,   on cuit un mélange de calcaire et d'argile dont la teneur en carbonate de chaux varie de 78 (ciments artificiels normaux) à 79,5   (super ciment s).   



   On entend, par Ciments pouzzolaniques", des ciments obtenus par le broyage d'un mélange en proportions appropriées de clinker de ciment arti-   @   ficiel et de pouzzolanes (les pouzzolanes étant des matériaux siliceux qui, tout en ne possédant pas par eux-mêmes des propriétés liantes, contiennent des constituants qui, à la température ordinaire, peuvent se combiner avec la chaux en présence d'eau pour donner des composés ayant une faible solu- bilité et possédant des propriétés liantes). 

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   On entend,par "Ciments métallurgiques", les produits résultant du broyage d'un mélange, en proportions convenables, de clinker de ciment portlant artificiel et de laitier granulé de haut fourneau. 



   Les ciments métallurgiques habituellement utilisés sont les sui- vants: - Ciment de   fer :   
70 à 80 parties de clinkger de ciment artificiel, 
30 à 20 parties de laitier granulé. 



  - Ciment de haut fourneau: 
30 parties de clinker de ciment artificiel, 
70 parties de laitier granulé. 



  -Ciment métallurgique mixte: 
50 parties de clinker de ciment artificiel, 
50 parties de laitier granulé. 



  - Ciment de laitier au clinker: 
20 parties maximum de clinker de ciment artificiel, donc 80 parties au moins de laitier granulé de haut-fourneau. 



   On peut également classer, parmi ces ciments métallurgiques, les ciments métallurgiques sursulfatés obtenus par le broyage d'un mélange d'en- viron 80 % de laitier granulé de haut fourneau, 5 % de clinker de ciment ar- tifiel,15 % de sulfate de chaux sous forme d'anhydrite. 



   On peut, pour apprécier les qualités de résistance à la décompo- sition chimique des ciments par les agents agressifs naturels, se baser sur leur indice d'hydraulicité., c'est-à-dire le rapport 
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 Plus l'indice   d'hydraulicité   d'un ciment est élevé, et plus le ciment pré- sente de qualités de résistance à ces actions de désagrégation chimique, et un ciment dont l'indice d'hydraulicité est supérieur à I, est pratique- ment indécomposable par l'eau de mer et les eaux sulfatées. 



   A titre d'indication, on citera ci-après les indices d'hydrauli- cité des ciments connus: -entre 0,45 et 0,50 pour les ciments artificiels purs; - de   0,57     à 0,62   environ, pour un ciment de fer; - de 0,67 à 0,72 environ, pour un ciment métallurgique mixte ; - de   0,77     à 0,80   environ, pour un ciment de haut fourneau; - de 0,82   à 0,87   environ, pour un ciment de laitier au clinker; - de 0,89   à 0,92   environ, pour les ciments métallurgiques sur- sulfatés; - et de 1 à   1,05   environ, pour un ciment pouzzolanique à résis- tances initiales suffisamment élevées (au maximum 25 % de pouzzolane). 



   Les ciments les plus résistants aux actions chimiques de désagré- gation sont donc les ciments pouzzolaniques, et   ensuite Des   ciments métallur- giques à très forte teneur en laitier de haut fourneau (ciment de laitier au clinker) et les ciments métallurgiques sursulfatés, ces derniers étant, tou- tefois, décomposables parles solutions même très diluées d'acide sulfurique. 

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     Malheureusement;,   les   pouzzolanes     présentent   l'inconvénient de ralentir   considérablement   le   durcissement   des ciments, donc des mortiers 
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 ?t des 'oétons, dès que la proportion de pouzzolane dans les mélanges pouz-.

   ZiaJ B.116-c1in}rer 11' artj,ficiE'I dépasse 15 a bzz % puisqu'elles ne deviennent   actives   que lentement dans le temps, au fur et à   -mesure   de la libération de   la   chaux du   citent   par hydrolyse des sulfates tricalciques et   bi-cal-   
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 r;dCJt.1es de telle sorte que;, peTluaxlt les premières périodes de durcissement, les résistances des   -mélanges  artificiels pouzzolane sont très nettement   plus   faibles   que   celles des ciments   employés   purs:

   c'est ainsi,par exemples 
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 qu'avec un mélange de 70 ,iÉ dartificiel et de 30 % de pouzzolane de qualité, les résistances des bétons ne sont qve de l'ordre de 45 % à 7 joiws, de 65% q 21 jours? de l'ordre de 75 X, à 2 mois, de l'ordre de 5 % à 3 mois, et de l'ordre ae 90 % à, 6 mois, de celles obtenues avec de l'artificiel pur, et les résistances du mélange et du ciment pur ne s' égal .sent qu/au bout d'un an environ, celle des mélanges continuant à progresser pendant des annees alors que   pratiquement   celles du   ciment   pur ne   progressent     plus.   Avec 
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 1) pourcentage légèrement plus important de pouzzonale, 40 zou par eX8Tr1ple, on n' obt3-e=at à ?1 O'3.Z'sg 1'11oi8, z mois, 6 mois;, 1 an, que des résistances de tordre de 35 ;

  09 60 S, 75 %, 55 P, 95 % de celtes obtenues avec le ci- ment pur. 



   Ce sont là de gros inconvénients qui   s'opposent   à   l'emploi   pra- 
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 tique de ces ciments pouzzolaniqv-es, sauf pour les travaux de grosse masse (barrages), ou des travaux   secondaires.,   
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 En ce qui concerne les ciments 1--éfallwg3-ques, il faut atteindre au moins  la.   proportion de 50 % de laitier pour   avoir'une   garantie de   stabi-     lité   chimique pour les travaux en prise à   la   mer;

     et;,   seuls, les ciments 
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 de laitier au clinker contenant au moins 80 $1 de laitier (indice d' h'Ydrau v 71ci-té compris entre O,2 et 087) et les ciments métallurgiques sursulfatés (réserTe faite, en ce qui concerne ces derniers, de la décomposition a-irec S04g- même très dilué), offrent une garantie d'indécomposabilite à peu   près   suffisante à   1/ensemble   des agents agressifs naturels;

   mais ces ciments à très forte proportion de laitier sont plus   reçues  retiennent moins bien   l'eau;   et donnent des mortiers et des bétons moins maniables, 
La présente invention concerne des ciments   qui   ne présentent 
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 pa.s les inconvénients ci-dessus décrits, et ont un indice d'hdrat2licité très élevé,   traduisant     une   très haute résistance aux agents chimiques de désagrégation naturels. 



   La présente invention concerne notamment des ciments,   caractéri-   sés essentiellement par un mélange ternaire de ciment portland pur   (naturel   ou artificiel), de laitier granulé d. e haut fourneau et   d'une   pouzzolane. 



  Ce mélange ternaire permet d'obtenir des résistances considérables à la dés- agrégation   chimique;,   un accroissement de la plasticité des mortiers et des bétons, un ressuage moins importante une tendance plus faible à la.   ségré-     gation,   des retraits moins importants et   'une   imperméabilité à l'eau nette- ment accrue. 



   Suivant un mode de réalisation de l'invention, le mélange ter- naire comprend du clinker,, de 'ciment portland, du laitier granulé de haut fourneau et une pouzzolane, ces constituants étant soit de préférence bro- yés ensemble, soit broyés séparément et mélangés ensuite. 



   Suivant un mode de réalisation de   l'invention,   on utilise comme 
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 pouzzolmle dans le mélange ternaire conforme a l'invention une matière pré- sentant des qualités   pouzzolaniques   telle que les "cendres légères" provenant du dépoussiérage de foyers à charbon. pulvérise-, 
Les cendres légères provenant du dépoussiérage électrique des centrales thermiques,   conviennent     particulièrement   bien à la mise en oeuvre du mode de réalisation ci-dessus cité de la présente invention. 

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   Ces cendres étant abondantes et peu coûteuses, on peut donc fa- briquer industriellement des ciments conformes à l'invention, dans lesquels on utilise,suivant le mode de réalisation ci-dessus décrit, ces cendres com- me pouzzolanes. On produit ainsi des ciments conformes à la présente inven- tion que l'on peut désigner comme "ciments p  ouzzolano-métallurgiques   aux cendres légères flet qui, outre des qualités considérablement accrues de ré- sistance à la décomposition par les agents agressifs naturels, présentent des facilités d'emploi sur les chantiers, que n'ont ni les ciments métallur- giques à haute teneur en laitier ni les ciments pouzzolaniques proprement dits. 



   Les cendres ci-dessus mentionnées, jouant le rôle de pouzzolanes dans le mélange ternaire conforme à l'invention, présentent des compositions variables selon leur provenance, et, en particulier, selon la nature des charbors pulvérisés utilisés. Pratiquement, le demandeur a utilisé, pour pro- céder à des essais ayant donné toute satisfaction, des cendres de   dépoussié-   rage électrique d'une Centrale Thermique, reconnues comme présentant des hau- tes qualités pouzzolaniques, dont les teneurs respectives en SiO2, AL2O3, CaO et   MgO   sont les suivantes:   SiO:  47,9 - A12O3 : 36,50 -   Fe203  7,2 -   CaO :   3 - Mg0 0,14. 



   A titre d'exemples de mélanges ternaires conformes à l'invention, on citera les mélanges suivants qui ont donné des résultats entièrement fa- vorables : 
1 ) 50 % de clinker de ciment artificiel - 30 % de laitier gra- nulé de haut fourneau - 20 % de pouzzolane, présentant un indice d'hydraulicité de 1,02. 



   2 ) 50 % de clinker de ciment artificiel - 25 % de laitier granu- lé de haut fourneau - 25 % de pouzzolane, présentant un indice d'hydraulicité de 1,11. 



   3 ) 45 % de clinker de ciment artificiel - 30 % de laitier granu- lé de haut fourneau - 25 % de pouzzolane, présentant un indice d'hydraulicité de 1,15. 



   4 ) 40 % de clinker de ciment artificiel - 40 % de laitier granu- lé de haut fourneau - 20 % de pouzzolane, présentant un in- dice d'hydraulicité de 1,08. 



   5 ) 35 % de clinker de ciment artificiel - 35 % de laitier granu- lé de haut fourneau - 30 % de pouzzolane, présentant un indi- ce d'hydraulicité de 1,35. 



   6 ) 1/3 de clinker de ciment artificiel - 1/3 de laitier granulé de haut fourneau - 1/3 de pouzzolane, présentant un indice d'hydraulicité de 1,45. 



   Avec les 4 premiers mélanges, il a été possible d'obtenir en mor- tier plastique 1 à 3, des résistances supérieures à 250 kos à 7 jours et 315 kos à 28 jours. 



   Avec les 5ème et 6ème mélanges, dans les mêmes conditions, des ré- sistances supérieures à 160 kos à 7 jours, et excédant 250 kos à 28 jours. 



   Ceux de ces ciments "pouzzolano-métallurgiques aux cendres légè- res" de classes de résistances 160-250 et 250-315 trouvent tout naturellement leurs emplois dans les constructions de masse (barrages),dans les bétons en fondation, dans les bétons pour travaux souterrains, dans les bétons pour travaux à la mer, pour lesquels on recherche une faible chaleur d'hydrata- tion, un faible retrait, une grande imperméabilité, une résistance aux atta- 

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 ques alcalines ou acides de la part des eaux du sol, aux attaques de l'eau de mer ou des eaux usées industrielles. 



   Et ceux à plus faible teneur en clinker et à plus forte teneur en laitier et cendres, de classes de résistance   100-160,   sont utilisés avec profit comme "ciments à maçonner pour les travaux de maçonnerie aériens ou souterrains et les gros bétons de fondations. 



   Les résultats d'utilisation des nouveaux ciments, conformes à l'invention, au double point de vue de l'ouvrabilitéet de la durabilité, dépassent ceux de tous les liants hydrauliques utilisés à ce jour. 



   Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits. 



  En particulier, bien qu'il soit plus rationnel pour obtenir une homogénéisa- tion parfaite   dumélange,   d'employer le   ci-ment   sous forme de clinker et de broyer ensemble les constituants du mélange, on peut aussi broyer séparé- ment ces constituants et les mélanger ensuite. On peut encore broyer ensemble deux constituants (clinker et laitier), puis ajouter ensuite le troisième des constituants essentiels (pouzzolane) qui, dans le cas de cendres légères peut déjà présenter la finesse requise. 



   Enfin, il est évident que l'on peut ajouter au mélange ternaire de l'invention, outre du sulfate de chaux pour én régulariser la prise où ac- célérer le durcissement, tous autres produits améliorants comme, par exemple: a) des agents entraîneurs d'air (tels que certaines résines pour accroître la résistance à l'action du gel et du dégel). b) des agents accélérateurs de durcissement comme le chlorure de calcium ou autres sels solubles, tous ces produits d'addition éventuels ne constituant qu'un faible pourcentage du mélange ternaire initial. 



   REVENDICATIONS.      



   1 ) Ciments caractérisés par un mélange ternaire qui comprend; du ciment portland pur (artificiel ou naturel) du laitier granulé de haut fourneau et une pouzzolane, ce mélange ternaire permettant d'obtenir des résistances considérables à la désagrégation'par les agents agressifs natu- rels, un accroissement de la plasticité des mortiers et bétons, un ressuage moins important, une tendance plus faible à la ségrégation, des retraits moins importants et une imperméabilité à l'eau nettement accrue.

Claims (1)

1. 2 ) Ciment conforme à la revendication 1 caractérisé par ce que le mélange ternaire comprend du clinker de ciment artificiel,, du laitier de haut fourneau et une pouzzolane, ces constitauants étant soit de préférence broyés ensemble, soit broyés séparément et mélangés ensuite.

   3 ) Ciment conforme aux revendications 1 et 2 caractérisé par ce qu'on utilise comme pouzzolane, dans le mélange ternaire conforme à l'inven- tion, une matière pourvue de qualités pouzzolaniques, telle que les "cendres légères" provenant du dépoussiérage de foyers à charbon pulvérisé.

   4 ) Ciment conforme à l'une ou plusieurs des revendications de 1 à 3 caractérisé par ce qu'on ajoute au mélange ternaire initial l'un ou plusieurs des produits suivants: a) du sulfate de chaux pour en régulariser la prise ou en accélé- rer le durcissement. b) des agents entraîneurs d'air (tels que certaines résines, pour accroître la résistance à l'action du gel et du dégel); <Desc/Clms Page number 6> c) des agents accélérateurs de durcissement comme le chlorure de calcium ou autres sels solubles, tous ces produits d'addition éventuels ne constituant qu'un faible pourcentage du mélange ternaire initial.