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"Ciment auto-durcissant à basa de verre soluble'
On sait durcir des ciments à base de verre soluble au moyen des sels de l'acide silicofluorhydrique.
Ces sels présentent 1 'inconvénient de pouvoir libérer de l'acide fluorhydrique du ciment durci, sous l'action d'acides forte et de la chaleur. L'acide fluorhydrique libéré nuit à l' adhésion des briques résistantes aux acides, qui ont été posées avec ce ciment, ou & l'adhésion du ciment à des métaux tels que le plomb, l'acier ou les acier. spéciaux. On a également cons-
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statué qu'au cours de distillations, l'acide fluorhydrique libéré est chassé du récipient revêtu de maçonnerie et et condeno sur les parties plus froides de l'appareil où il provoque des corro- sions.
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On sait aussi ajouter des composés d'acide phol \'01'1 qUI à des cimenta A base de verre soluble, afin de renforcer It ci- ment et d'accélérer son durcissement. Il est connu de pim, qu' une addition d'acide phosphorique ou de non sale acides, en pré- sence de SiO2 tend à se comporter comme un ciment.
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Pour durcir des cimenta 1 base de verre soluble, etout 1-dire des mélanges de solutions de verre soluble et de charges Inertes, telles que les poudres de quarts, on à également proposé des anhydrides d'acides organiques, des *stars internes de l'aci- de glycolique et des amides d'acide gras,
Or la demanderesse a constaté que le produit de conden- sation d'acide borique et d'acide phosphorique convient particu-
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lièrement bien pour le durcissement de cimenta à base de verre soluble et quil permet d'obtenir des propriétés excellentes, ur. qu'à présent inconnues pour ce genre de ciment.
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COl1l:úe produit de condensation on utilise avantageuse- ment celui qui a été obtenu à partir d'acide borique et d'acide phosphorique en un rapport molaire H 3 Ro- 3 1 H)PO". compris entre 0|Ô et 1,2, de préférence en un rapport molaire de 1,0* Conviennent particulièrement bien comme agents de dur- cissement, les produits d'acide borophosphori qua qui ont d'abord été préparés comme acides borophoarphoriques complètement solubles dans l'eau et qui ont ensuite été soumis A un traitement thermique.
Il y a avantage à préparer l'agent de durcissement, en procédant, par exemple, de la manière suivante @ on mélange de
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l'acide borique (",B03) finement divisé et de l'acide ortho-phos- ';:.horiqu8 aqueux (",3P J,: à 70 à 100 %) en un rapport molaire H3BO 4 s Ii3PU compris -Mire environ 0,8 et 1,2, de préférence en un rapport
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Moitié de 1,0, au moyen d'un agitateur à grande vitesse, pour obtenir une pâte qu'on sèche sous vide à un* température d'en- viron 65 à 110 C, de préférence de 80 à 100 C. Le produit inter- médiaire ainsi obtenu constitue un acide borophosphorique complè- tement soluble dans l'eau.
Par calcination à une température su- périeure à 1000 C, le produit intermédiaire peut être transformé en borophosphate cristallisés complètement déshydraté. Selon 1' invention il y a avantage, toutefois, A ne paa transformer com- platement l'acide borophosphorique ainsi obtenu en borophosphata cristallisé (BPO4), mais à effectuer la calcination à una tempé- rature d'environ 300 A 1000 C, de préférence 600 à 850 C.
En choisissant la température de calcination convenable, on peut ajuster les propriétés de l'agent de durcissement de façon que le ciment à base de verre soluble selon l'invention réponde aux exigences qu'on lui impose dans chaque cas particulier, notamment, en ce qui concerne le temps de mise en oeuvre et le temps de dur- cissement (ou temps de prise). Etant donné que le produit de condensation obtenu de la manière qui vient d'être décrite ne constitue pas encore le borophosphate absolument anhydre (BPO4) mais peut contenir des groupes hydrogène. acide, il est désigné dans la suite du présent mémoire par "acide borophosphorique cal- ciné".
Dans la préparation du ciment à base de verre soluble, selon l'invention, il y a avantage à utiliser l'agent de durcisse- ment en une quantité d'environ l à 10 % en poids, de préférence d'environ 1,5 à 4 % en poids, rapportée au mélange constitué de charge inerte et de cet agent.
Comme charge inerte on utilise les substances ordinai- rement utilisées, pour les ciments auto-durcissants connus à base de verre soluble, par exemple la poudre de quarts, le kaolin, 1' argile, le spath lourd, etc ...
Comme silicate alcalin on utilise le silicate de soude et/ou le silicate de potasse, comme il est connu pour les ciments
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baise de verre soluble.
Le cimant à base de verre soluble selon l'invention résiste aux acides de concentrations quelconque... l'exception de l'acide fluorhydrique. A rencontre de tous les cimenta con- nus, à base de verre soluble, le ciment selon l'invention offre l'avant.age de n'avoir pas besoin une foie durci, d'aucun traite. ment ultérieur réalisé à l'aide d'un acide ou d'une solution de silico-fluorure de magnésium, comme cela est nécessaire pour ce* cimenta connue. Les cimente selon l'invention une fois durcis sont déjà résistants à l'eau ayant une température quelconque, nana avoir été traités ultérieurement.
Les exemples suivants illustrent la présente invention nana toutefois la limiter. Sauf mention spéciale, les quantités S'entendent en poids.
EXEMPLE 1.
Pour la préparation du produit de condensation d'acide borique et d'acide phosphorique servant d'agent de durcissement, on mélange intimement au moyen d'un agitateur à grande vitesse 371 grammes d'acide borique pur (H3BO3) finement divisé (passé par un tamis ayant une grandeur de mailles de 0,125 mm) avec 651 grammes d'acide phosphorique pur obtenu par dilution d'un acide polyphosphroique courant dans l'eau à une concentration de 90,4 % de H3PO4' ce qui correspond à une densité de 1,749 à 25 C. Au cours du mélange, on ajoute environ 30 grammes d'eau, la tempe** rature du mélange étant 35 C environ. Le mélange ainsi obtenu a une consistance pâteuse. On le sèche pendant 24 heures à 95 C, dans des bottes plates et à l'intérieur d'une étuve à vide.
On obtient une matière cassante, sous la forme de morceaux secs qu'on broie et qui constitue un acide borophosphorique complè- tement soluble dans l'eau. On calcine ensuite le produit pen.. dant 1 heure à 700 C (dans les exemples suivants à des tempéra- tures différentes) et on le broie jusqu'à ce qu'une grosseur de particule inférieure à 0,5 mm. soit atteinte.
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On mélange intimement 2,5 parties de l'agent dit dur- cissement à base décide borophosphoriqieu ainsi obtenu, avec 2,5 parties de kaolin, 47,5 parties de poudre de quarts W 10 et 47,5 parties de poudre de quarts CM, sur un dispositif de mélange ap- proprié. On mélange le mélange précédent, désigné dans la suite du présent mémoire par l'expression "poudre de ciment", avec 37 parties de silicate de soude contenant 75 parties de Na2O, 25,5 parties de SiO2 et 67 parties de H2O et ayant un poids spécifique de 1,33 (20*0) et une viscosité d'environ 38 centipoises (20*0), de façon à obtenir un ciment plastique sans retassures, pouvant , Être bien travaillé.
Le tableau suivant montre le spectre granulométrique des charges inertes incorporées A la poudre de ciment, dans le présent exemple et dans les exemples suivante.
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TABLEAU
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<tb> Grandeur <SEP> de <SEP> maillas <SEP> Poudre <SEP> de <SEP> Poudre <SEP> de <SEP> Kaolin <SEP> Carbure <SEP> de <SEP> Spath <SEP> lourd
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du tamis 3 , quartz W quartz Gii. silicium ¯=¯ 10. (fe) ±>w} fa) CJJS fa) O6 .. o 0.02 2,40 0,00. 20,20 0,00 0,-0,15 0,06 32,00 0,00 42,20 1.40 e,X5-o,io 0,30 '5tOO 0,02 28,45 3prflQ 0,10 - fi,08 2,88 3, 0,04 S,50 . 32,60 0,08-. 0,06 5'40 6,20 2,20 6,60 28,80 0,06 91,34 14'|40 S'I.74- 4,80 7.20
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Temps de saidse en oeuvre , 25 admîtes temps de durcissement 24 heurta.
Le ciment à base de verre soluble, obtenu de là mi nière ci-dessus décrit* sert, en premier lieu, gaz poser des bris que# anti-acides dans des tours de réaction susceptibles de contenir de l'acide ahlorhydr3que, de l'acide nitrique ou des sub- stances libérant ces acides. Les ciments durcis se distinguent par une grande résistance à la compression, un* bonne adhésion et par le fait que les Joints de la maçonnerie ne mont pas iota-
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quêm par l'eau chaude ou froide, même ai l"eAU, au lieu d'un aci- de, est le promter agent à l'action duquel le récipient revêtu cet exposés EXEMPLE 2.
On mélange 100 parties d'une poudre de ciment composé* de 1,7 partie d'un agent de durcissement, acide borophosphorique
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calciné pendit 1 heure à 600*0, 2s3 parties de kaolin, 40,5 par- ties de poudre de quartz W 10 et 48,5 parties de poudre de quarts GM, avec 38 parties du silicate de soude utilisé dans l'exemple 1, de façon à obtenir un ciment plastique pouvant être bien travail- lé. Temps de mis en oeuvre 35 minutes ; temps de durcisse- ment @ 24 heures*
EXEMPLE 3.
On mélange la poudre de ciment décrite dans l'exemple
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1 avec un silicate de potasse constitué de 11)2 % de K.,0, 2lr,â de 8102$ 64,3 gaz d'eau et ayant un poids spécifique de 1,32 de façon à obtenir un ciment plastique pouvant être bien travaillé, environ 37 parties du silicate de potasse étant exigées pour 100 parties de poudre de ciment. On utilise le ciment ainsi obtenu pour revêtir un récipient en acier destiné à recevoir de l'acide sulfurique. Temps de mise en oeuvre environ 25 minutes à 20 C;
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temps de durcissement ; environ 24 heures.
Le ciment durci possède une résistance excellente aux
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acides et à l'eau. Il possède aussi une très bonne adhésion à des pièces Métalliques, adhésion qui n'est pas détériorée au cours de l'emploi du récipient. Aucune corrosion ne se produit à la sur- face de contact EXEMPLE 4.
D'une manière analogue à celle décrit* dans les exem- ples précédents, on mélange 100 parties d'une pourdre de ciment constituée de 8,0 parties d'agent de durcissement, acide boro- phosphorique calciné pendant 1 heure à 950 C, 2,0 parti.. de kaolin, 35,0 parties de poudre de quarts W 10, 35,0 parties de poudre de quarts GM et 10,0 parties de carbure de silicium, avec 45 parties du silicate de potasse utilisé dans l'exemple
3, de façon à obtenir un ciment plastique pouvant être travail le. Temps de miae en oeuvre ; 45 minutes ; temps de durcis- sement : : 48 heures.
Le ciment à base de verre soluble ainsi obtenu convient particulièrement bien pour des cas où une grande résistance$ aux acides et aux variations de température est exigée.
EXEMPLE 5.
On mélange 100 parties d'une poudre de ciment consti- tuée de 5,0 parties d'agent de durcissement, acide borophosphorique calciné pendant 1 heure à 850 C, 5,9 parties de poudre de spath lourd, 40,5 parties de poudre de quarts W 10, et 40,5 parties de poudre de quarts GM, avec 39 parties du silicate de soude utilisé dans l'exemple 1, de façon à contenir un ciment plastique. Temps de mise en oeuvre : 20 minutes ; temps de durcissement 18 heures.
Le ciment à base de verre soluble ainsi obtenu convient particulièrement bien pour des cas où une grande résistance aux acides et une bonne adhésion au verre ou à des surfaces vernissées ou émaillées sont exigées*