BE847038A

BE847038A - Adjuvant pour compositions a base de ciment, procede de preparation dudit adjuvant de pate de ciment, mortier, beton comprenant cet adjuvant

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Publication number: BE847038A
Application number: BE171315A
Authority: BE
Priority date: 1976-10-07
Filing date: 1976-10-07
Publication date: 1977-01-31

Description


  "Adjuvant pour compositions à base de ciment, procédé de préparation dudit adjuvant et pâte de ciment, mortier, béton comprenant

  
cet adjuvant".

  
La présente invention est relative à un adjuvant pour des compositions à base de cimenta et notamment pour les mortiers et bétons. 

  
Il est connu d'introduire dans le mélange de ciment frais, des adjuvants qui les rendent plus fluides, qui leur confèrent une ouvrabilité meilleure. Ces adjuvants, connus sous le nom de fluidifiants, contiennent, entre autres soit une résine de mélamine, soit un lignosdfonate. Ces fluidifiants connus à base de résine de mélamine, bien qu'entraînant une augmentation importante de la consistance du mélange de ciment frais

  
et bien qu'étant compatibles avec tous les ciments et développant de bonnes performances mécaniques aux âges ultérieurs, présentant pourtant l'inconvénient, lorsqu'ils sont utilisés avec certains types de ciment et d'agrégats, de réduire les résistances mécaniques dès 28 jours. Les adjuvants à base de lignosulfonate produisent, quant à eux, une augmentation insuffisante de consistance et un ressuage important du mélange de ciment et confèrent aux mélanges de ciment frais un certain retard à la prise et au durcissement. Ils présentent de plus un comportement différent en fonction du ciment utilisé.

  
Un des buts essentiels de la présente invention consiste donc à remédier aux inconvénients précités, à présenter un adjuvant pour compositions à base de ciment, en particulier pour mortiers et bétons, qui confère à celles-ci non seulement une excellente ouvrabilité mais aussi une augmentation des résistances mécaniques. De plus, cet adjuvant améliore considérablement l'homogénéité des compositions, ce qui se traduit par un ressuage faible et la conservation d'un bel aspect aux compositions de ciment durcies.

  
A cet effet, suivant l'invention, l'adjuvant comprend un mélange d'au moins un lignosulfonate choisi dans le groupe formé par les lignosulfonates alcalins et alcalino-terreux, un sel alcalin d'acide organique hydroxylé, un ester, un condensat de mélamine-formaldéhyde à groupements sulfoniques et un dérivé aminé. 

  
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le mélange susdit comprend 10

  
à 35 parties en poids de lignosulfonate, 3 à 15 parties en poids de sel alcalin d'acide organique hydroxylé, 10 à 35 parties en poids d'ester, 8 à 30 parties en poids de condensat de mélamineformaldéhyde à groupements sulfoniques et 10 à 30 parties en poids de dérivé aminé.

  
Suivant une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le mélange précité comprend un émulsifiant. A cet effet, la quantité utilisée de

  
cet émulsifiant est de 0,2 à 2 parties en poids.

  
La présente invention concerne également un procédé de fabrication de l'adjuvant et les pâtes de ciment, mortier, béton, fluides, comprenant la combinaison de ciment hydraulique, d'agrégats, d'eau et de l'adjuvant :.aivant l'invention.

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple non limitatif, d'adjuvants pour compositions à base

  
de ciment, suivant l'invention, des pâtes de ciment fluides

  
et des bétons et mortiers renfermant ces adjuvants, ainsi que d'un procédé de préparation de l'adjuvant.

  
Les ciments concernés par la présente invention sont les "ciments hydrauliques". Les ciments hydrauliques comprennent, d'une façon non limitative, les ciments portlands sans ou avec constituants secondaires (laitier, cendres et pouzzolane), les ciments métallurgiques mixtes, les ciments de hitier au clinker, etc.

  
L'invention vise principalement un adjuvant

  
pour compositions à base de ciment hydraulique, compatible avec tous les ciments hydrauliques, qui optimalise l'ouvrabilité

  
de ces compositions et qui leur confère des résistances mécani-ques dès les premiers jours au moins-égales d'une manière générale aux compositions de ciment qui n'en contiennent pas, ou qui contiennent des adjuvants connus, tout en leur procurant une grande homogénéité et stabilité, ce qui se traduit par un ressuage faible et la conservation d'un bel aspect aux mélanges durcis.

  
Cet adjuvant comprend un lignosulfonate et un condensat de mélamine-formaldéhyde à groupements sulfoniques, auxquels on a ajouté un sel alcalin d'acide organique hydroxylé, un.ester, un dérivé aminé, et éventuellement un émulsifiant.

  
Bien que la littérature antérieure ait mentionné l'utilisation

  
de mélanges de lignosulfonates alcalins, de sels d'acide organique hydroxylé , de sels alcalins d'acide alkylbenzènesulfonique, d'amines solubles dans l'eau et de chlorures inorgani-

  
 <EMI ID=1.1> 

  
pour augmenter les résistances mécaniques des mortiers et bétons aux jeunes âges, on n&#65533; peut obtenir par l'emploi de tels adjuvants tous les avantages conférés par l'adjuvant de l'invention, ainsi qu'on le verra plus particulièrement dans les tableaux repris ci-après.

  
Suivant l'invention, le lignosulfonate, qui est soit un lignosulfonate alcalin ou &#65533;lcalino-terreux, ou éventuellement un mélange de lignosulfonate alcalin et de lignosulfonate alcalino-terreux et le sel alcalin d'acide organique hydroxylé,

  
 <EMI ID=2.1> 

  
nates et tartrates de sodium, de potassium et d'ammonium, et leurs mélanges, ainsi que la résine de mélamine-formaldéhyde sulfonée sont les fluidifiants de l'adjuvant. Le sel d'acide hydroxylé, bien qu'améliorant en fait le pouvoir fluidifiant du lignosulfonate, qui, ainsi qu'on l'a déjà mentionné, peut se révéler.insuffisant, peut encore donner lieu à d'importants re-

  
 <EMI ID=3.1>   <EMI ID=4.1> 

  
nium, de magnésium, et de calcium, et les mélanges de ces différents composés, le lignosulfonate de magnésium convenant particulièrement bien. Le gluconate de sodium s'avère également particulièrement intéressant à cet effet. L'introduction du condensat de mélamine-formaldéhyde sulfonée, également un fluidifiant bien connu, ainsi qu'on l'a déjà indiqué, confère au mélange des deux autres fluidifiants précités, à savoir le lignesulfonate et le sel alcalin d'acide hydroxylé, -la propriété d'augmenter encore la consistance provoquée par ce mélange et en même temps l'homogénéité des pâtes de mortier et béton. Suivant l'invention, le condensat de mélamine-formaldéhyde à groupements sulfoniques, se présente de préférence sous forme d'une solution aqueuse contenant de 10 à 50% en poids de matière solide.

   Pour la préparation de ces condensats de mélamine-formaldéhyde sous forme de solutions aqueuses, qui n'entre cependant pas dans le

  
 <EMI ID=5.1> 

  
et plus particulièrement au.brevet belge 822.491 de

  
Süddeutsche Kalkstickstoff-Werke AG.

  
Toutefois, l'utilisation combinée de ces trois fluidifiants présentant encore l'inconvénient de provoquer un entraînement d'air, on remédie a cet inconvénient, suivant l'invention, en ajoutant à ces fluidifiants, un ester présentant des

  
 <EMI ID=6.1> 

  
tel que le tributylphosphate, ou encore un mélange des deux.

  
 <EMI ID=7.1> 

  
composants cités ci-dessus;
- un dérivé aminé jouant le rôle d'accélérateur de prise et de durcissement, multipliant par un facteur de 2 à 3 les résistances mécaniques des mélanges de ciment à 24 heures, obtenues avec l'ajout du fluidifiant seul, la triéthanolamine convenant particulièrement bien à cet effet, et, éventuellement, - un émulsifiant,destiné à la mise en émulsion des composés organiques non solubles dans l'eau, tels qu'éventuellement l'ester pris comme désaérateur. L'émulsifiant peut être choisi parmi les agents non ioniques ou anioniques. Parmi les <EMI ID=8.1> 

  
phénol s'avèrent particulièrement intéressants tandis que parmi les émulsifiants anioniques, on préfère utiliser les sels

  
 <EMI ID=9.1> 

  
sodium convenant tout particulièrement bien.

  
L'ensemble des composante cités optimalise en fait, dans les proportions données, les propriétés des ciments, mortiers et bétons, telles que la consistance, le ressuage, le temps de prise et la résistance.

  
L'adjuvant suivant l'invention comprend 10 à 35 . parties en poids, de préférence 18 à 26 parties en poids de lignosulfonate, 3 à 15 parties en poids,de préférence 6 à 10 parties en poids de sel alcalin d'acide organique-hydroxylé,

  
10 à 35 parties en poids, de préférence 18 à 26 parties en

  
poids d'ester, 8 à 30 parties eh poids, de préférence 15 à 25 parties en poids de condensat de mélamine-formaldéhyde à groupements sulfoniques, 10 à 30 parties en poids,de préférence

  
15 à 25 parties en poids de dérivé aminé et, éventuellement,

  
0,2 à 2 parties en poids, de préférence 0,4 à 1 partie en poids d'émulsifiant. 

  
Pour la préparation des compositions de ciment fluides de l'invention, on -utilisera de 0,1 à 0,75% de l'adjuvant à 

  
l'état sec par rapport au poids de ciment sec et de préférence 

  
de 0,18 à 0,45%,le rapport eau/ciment se situant entre 0,35 et  0,60. On a cependant constaté qu'on obtenait de meilleurs 

  
résultats en utilisant l'adjuvant de l'invention sous forme 

  
d'une émulsion en phase aqueuse à 30-70% en poids. A cet effet, 

  
 <EMI ID=10.1>   <EMI ID=11.1>  groupements sulfoniques sous forme de solution aqueuse au restant des constituants de l'adjuvant, de manière à former une émulsion aqueuse de l'ensemble des constituants de l'adjuvant, on dilue éventuellement avec la quantité d'eau requise pour amener l'émulsion à une concentration de 30-70% en poids, de préférence de 45 à 55% en poids, la quantité d'eau éventuelle à ajouter dépendant évidemment principalement de ce

  
 <EMI ID=12.1> 

  
forme de solution aqueuse ou sous la forme anhydre, et on mélange ensuite l'émulsion ainsi obtenue avec la composition de ciment. Les résultats supérieurs, obtenus en utilisant l'adjuvant

  
de l'invention, sont totalement inattendus dans la préparation des compositions à base de ciment, en particulier dans la préparation des mortiers et bétons, par rapport à l'état de la technique existant. Les propriétés supérieures des mélanges de ciment frais et durcis incorporant l'adjuvant de l'invention sont clairement mises en évidence dans les exemples non limitatifs suivants. On notera d'après les résultats obtenus dans ces exemples, que la dose de 0,30% d'adjuvant est généralement plus indiquée avec les bétons portlands et celle de 0,40% légèrement préférable avec lés bétons de ciment au laitier-

Exemple 1

  
Cet exemple sert à illustrer les caractéristiques

  
 <EMI ID=13.1> 

  
(rapport eau/ciment = 0,50) conformes à la norme NBN B 12. 

  

 <EMI ID=14.1> 


  

 <EMI ID=15.1> 
 

  
 <EMI ID=16.1> 

  
chimique des ciments utilisés à cet effet.

TABLEAU II

  

 <EMI ID=17.1> 


  
L'adjuvant utilisé dans cet exemple est amené sous la forme d'une émulsion en phase aqueuse comprenant, abstraction faite de l'eau, 25,5 parties en poids de lignosulfonate de Na,7,5 parties en poids de gluconate de sodium, 25,5 parties en poids de phtalate de dibutyle, 18 parties en poids de condensat de mélamine-formaldéhyde et 23 parties en poids de triéthanolamine, le condensat de mélamine-formaldéhyde ayant été préparé sous la forme d'une solution aqueuse contenant 20% en poids de matière solide. La quantité d'eau requise est ensuite ajoutée de manière à former une émulsion aqueuse à 49,8% en poids.

  
Comme on peut le voir d'après les résultats indiqués dans le tableau I, les résistances mécaniques après 28 jours des mortiers selon l'invention sont d'une manière générale quelque peu supérieures, soit à la dose de 0,20% soit à la dose

  
de 0,40% d'adjuvant, à celles des mortiers sans adjuvant, tout en étant déjà fort acceptables après 24 heures. 

Exemple 2

  
Cet exemple illustre l'accroissement de l'étalement de bétons confectionnés en laboratoire, incorporant dans des proportions différentes l'adjuvant ae l'invention, comparativement

  
à des bétons sans adjuvant, traduisant une meilleure ouvrabilité aux jeunes âges que les bétons sans adjuvant. On notera également d'après le tableau IIIci-après, que les bétons de l'invention gardent une bonne homogénéité (ressuage faible) et présentent de bonnes caractéristiques mécaniques à 28 jours, par rapport aux bétons sans adjuvant. 

  

 <EMI ID=18.1> 


  

 <EMI ID=19.1> 
 

  

 <EMI ID=20.1> 


  

 <EMI ID=21.1> 
 

  
L'adjuvant utilisé est prépare comme dans l'exemple 1, les constituants étant identiques et utilisés dans les mêmes proportions que dans l'exemple 1, excepté que l'on a ajouté en plus

  
 <EMI ID=22.1> 

  
et que l'on a utilisé le lignosulfonate de magnésium.

Exemple 3

  
Le tableau IV permet de comparer les caractéristiques des bétons de granulats calcaires obtenus avec les adjuvants connus à base de mélamine ou à base de lignosulfonate, aux caractéristiques des bétons de granulats calcaires obtenus avec l'adjuvant suivant l'invention (se référer aux Tableaux I et III précédents), par rapport aux bétons sans adjuvant, pris comme référence. Les tableaux I, Illet IV permettent en outre de mettre plus particulièrement en évidence les résistances supérieures ainsi que le plus faible ressuage des bétons obtenus suivant l'invention, par rapport aux bétons incorporant les adjuvants à base de mélamine ou de lignosulfonate. 

  

 <EMI ID=23.1> 


  

 <EMI ID=24.1> 
 

Exemple 4 

  
Cet exemple concerne des essais sur bétons de chantier. Ainsi qu'on peut le voir dans le tableau V ci-après, les résultats obtenus montrent également un accroissement important de l'étalement (consistance à la table à secousses) des bétons incorporant l'adjuvant de l'invention comparativement aux bétons sans adjuvant. 

  

 <EMI ID=25.1> 


  

 <EMI ID=26.1> 
 

  
 <EMI ID=27.1> 

  
parties en poids de tartrate de potassium, 22 parties en poids de tributyl phosphate, 24 parties en poids de condensat de mélamine-formaldéhyde à groupements sulfoniques, 21 parties

  
en poids de triéthanolamine, et 0,4 partie en poids de dodécyl-

  
 <EMI ID=28.1> 

  
ayant été préparé sous la forme d'une solution aqueuse contenant
20% en poids de matière solide. La quantité d'eau requise est ensuite ajoutée de manière à former une émulsion aqueuse à 48%.

Exemple 5

  
On montre dans cet exemple l'amélioration de la consistance et des résistances mécaniques (résistance à la compression) (Tableau VI) ainsi que la diminution du ressuage
(Tableau VII) obtenues avec l'adjuvant de l'invention par rapport à un adjuvant connu formé de 100 parties en poids de résine

  
de mélamine sulfonée et de 10 parties en poids de gluconate de sodium, sur des mortiers Rilem Cembureau (rapport eau/ciment = 0,5) .

  
L'adjuvant de l'invention est constitué par une émulsion aqueuse à 52%, comprenant 24 parties en poids de lignosulfonate de magnésium,- 7,4 parties en poids de gluconate

  
de sodium, 25 parties en poids de phtalate de dibutyle, 20 parties en poids de résine de condensat de mélamine-formaldéhyde, 22

  
 <EMI ID=29.1> 

  
formaldéhyde ayant été préparé sous la forme de solution aqueuse contenant 30% en poids de matière solide. 

  

 <EMI ID=30.1> 


  

 <EMI ID=31.1> 
 

  

 <EMI ID=32.1> 


  

 <EMI ID=33.1> 
 

  
 <EMI ID=34.1> 
 <EMI ID=35.1> 
 Il est bien entendu que la présente invention n'est

  
pas limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être envisagées sans sortir du cadre du présent brevet.

  
C'est ainsi que l'on pourrait substituer, dans les adjuvants, les t impositions à base de ciment'de l'invention,

  
à certains des constituants décrits ci-dessus, d'autres constituants ayant la même fonction et qu'on pourrait également y

  
inclure des constituants qui n'ont pas été explicitement cités

  
dans la description.

REVENDICATIONS

  
1. Adjuvant pour compositions à base de ciment,

  
en particulier pour mortiers et bétons, caractérisé en ce

  
qu'il comprend un mélange d'au moins un lignosulfonate choisi

  
dans le groupe formé par les lignosulfonates alcalins et alcalino-terreux, un sel alcalin d'acide organique hydroxylé,

  
 <EMI ID=36.1>

Claims

2. Adjuvant suivant la revendication 1, caractérisé

en ce que le mélange susdit comprend 10 à 35 parties en poids

de lignosulfonate, 3 à 15 parties en poids ce sel alcalin d'acide <EMI ID=37.1>

en poids de lignosulfonete, 6 à 10 parties en poids de sel alcalin d'acide organique hydroxylé, 18 à 26 parties en poids d'ester,

15 à 25 parties en poids de condensat de mélamine-formaldéhyde

et 15 à 25 parties en poids de dérivé aminé.

<EMI ID=38.1>

1 à 3, caractérisé en ce que le mélange précité comprend un émulsifiant. 5. Adjuvant suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'émulsifiant est présent à raison de 0,2 à 2 parties en poids.

6. Adjuvant suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'émulsifiant est présent à raison de 0,4 à 1 partie en po�ds.

7. Adjuvant. suivant l'une quelconque des revendications 1 à- 6, caractérisé en ce que le lignosulfcnate est choisi dans le groupe formé par le lignosulfonate de sodium, le lignosulfonate de magnésium, le lignosulfonate d'ammonium, le lignosulfonate de calcium et le mélange de ces composés.

8. Adjuvant suivant la revendication 7, caractérisé en ce que.le lignosulfonate est le lignosulfonate de magnésium.

9. Adjuvant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le sel alcalin d'acide organique hydroxylé est choisi dans le groupe formé par les gluconates et tartrates de sodium,.de-potassium et d'ammonium et les mélanges de ces composés.

10. Adjuvant suivant la revendication 9, caractérisé

<EMI ID=39.1>

gluconate de sodium.

11. Adjuvant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'ester est choisi dans le groupe-formé par le phtalate de dibutyle et le tributyl phosphate et leurs mélanges.

12. Adjuvant suivant la revendication 11, caractérisé en ce que l'ester est du phtalate de dibutyle.

13. Adjuvant suivant l'une quelconque des revendications 4 à 12, caractérisé en ce que l'émulsifiant est un agent non ionique.

14. Adjuvant suivant la revendication 13, caractérisé en ca que l'émulsifiant est un éther polyglycollique de nonylphénol. <EMI ID=40.1>

tions 4 à 12, caractérisé en ce que l'émulsifiant est un agent anionique.

16. Adjuvant suivant la revendication 15, caractérisé

<EMI ID=41.1>

de sodium.

17. Adjuvant suivant l'une quelconque des revendica-

<EMI ID=42.1>

formaldéhyde est sous la forme d'une solution aqueuse contenant de 10 à 50% en poids de matière solide.

18. Adjuvant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le dérivé aminé est la

<EMI ID=43.1>

19. Adjuvant pour compositions à base de ciment,

en particulier pour mortiers et bétons, tel que décrit ci-dessus, notamment dans les exemples donnés.

20. Pâte de ciment, mortier, béton, fluide, comprenant la combinaison de ciment hydraulique, d'agrégats, d'eau et d'un adjuvant, caractérisée en ce qu'elle comprend comme adjuvant, l'adjuvant suivant l'une quelconque des revendications 1 à 19.

21. Pâte suivant la revendication 2o, caractérisée

<EMI ID=44.1>

22. Pâte suivant la revendication 21, caractérisée en ce que la quantité en poids de l'adjuvant est de 0,18 à 0,45% par rapport au poids de ciment sec.

23. Pâte suivant l'une quelconque des revendications 20 à 22,caractérisée en ce que le rapport eau/ciment se situe entre 0,35 et 0,60.

24. Pâte de ciment ,mortier,béton fluide comprenant. la combinaison de ciment hydraulique, d'agrégats, d'eau et d'un adjuvant, telle que décrite ci-dessus. <EMI ID=45.1>

l'une quelconque des revendications 1 à 19, sous forme d'une émulsion en phase aqueuse, caractérisé en ce que l'on ajoute une solution aqueuse contenant de 10 à 50% en poids de condensat de mélamine-formaldéhyde aux autres constituants de l'adjuvant de manière à former une ennuis ion aqueuse de l'ensemble

des constituants et en ce que l'on dilue éventuellement

avec la quantité d'eau requise pour amener l'émulsion à une concentration de 30 à 70% en poids.

26. Procédé de préparation d'un adjuvant tel que décrit ci-dessus.