CA3220017A1 - Amelioration du maintien d'ouvrabilite de compositions hydrauliques a faible teneur en clinker - Google Patents
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Abstract
La présente demande concerne l'utilisation d'une molécule permettant d'obtenir une solution aqueuse présentant une part dispersive supérieure à 25%, pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant au moins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker.
Description
2 Amélioration du maintien d'ouvrabilité de compositions hydrauliques à faible teneur en clinker La présente invention concerne des compositions de liant hydraulique comprenant des laitiers de hauts fourneaux ou autre source alumino-siliceuse et une quantité réduite de clinker et le maintien d'ouvrabilité de composition hydraulique obtenue notamment par ajout d'eau à ladite composition de liant hydraulique.
Les compositions cimentaires usuelles comprennent une proportion variable, parfois importante de clinker. Par exemple, une composition cimentaire selon la norme 1 de 2012 comprend de 5 à 95% en poids de clinker.
Cependant, la fabrication de clinker nécessite l'utilisation de fours puissants, engendrant l'émission d'importantes quantités de dioxyde de carbone.
L'extraction des matières premières est également source de rejet de dioxyde de carbone.
On recherche donc à abaisser la teneur en clinker des compositions cimentaires afin de réduire leur impact carbone, tout en maintenant leurs propriétés mécaniques et rhéologiques.
Pour cela, des nouvelles compositions de liant hydraulique sont développées dans lesquelles la quantité de clinker est réduite.
Des compositions cimentaires dans lesquelles le liant hydraulique est un laitier de hauts fourneaux ont été décrites, ces compositions sont généralement rendues durcissables par l'ajout d'une source alcaline. Cependant, l'ouvrabilité de ces compositions chute très rapidement, ce qui signifie qu'elles passent d'un état fluide à
presque solide en moins de 30 minutes. Du point de vue rhéologique, on observe typiquement des contraintes seuil de 1 à 10 Pa cinq minutes après le gâchage, qui augmentent jusqu'à 50 à
100 Pa entre 30 et 60 minutes après le gâchage.
Il y a donc un intérêt à fournir une solution permettant d'améliorer la fluidité des compositions de laitiers de hauts fourneaux ou d'autres sources alumino-siliceuses.
Un objectif de la présente invention est de fournir une composition de liant hydraulique de laitiers de hauts fourneaux ou d'autres sources alumino-siliceuses permettant l'obtention de composition hydraulique présentant un maintien de fluidité
amélioré.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir une telle composition permettant un maintien de fluidité pendant 1h ou 1h30.
D'autres objectifs encore apparaîtront à la lecture de la description de l'invention qui suit.
Tous ces objectifs sont remplis par la présente invention qui concerne l'utilisation d'au moins une molécule dont une solution aqueuse présente une part dispersive supérieure à 25%, pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à
base d'une composition de liant hydraulique comprenant au moins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates, et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker.
La composition de liant hydraulique peut être exempte de clinker.
De préférence le liant comprenant des alumino-silicates est choisi parmi les laitiers de hauts fourneaux et/ou les autres sources alumino-siliceuses.
La présente invention concerne donc de préférence l'utilisation d'au moins une molécule dont une solution aqueuse présente une part dispersive supérieure à
25%, pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant du laitier de haut-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses, de préférence du laitier de haut-fourneaux, et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker.
Le laitier de hauts fourneaux est défini notamment dans la partie 3.7 et 3.6 de la norme NF EN 15167-1. Les laitiers de haut-fourneaux sont des matériaux majoritairement vitreux et sont des sous-produits de fabrication de la fonte. Les laitiers de haut-fourneaux entrant dans les compositions de liant hydraulique sont broyés finement de préférence jusqu'à un diamètre maximal de 100 à 150pm, le diamètre étant mesuré par toute méthode connue de l'homme du métier, par exemple par granulométrie laser. Les laitiers de hauts fourneaux nécessitent généralement une activation calcique ou sulfo-calcique ou à l'aide d'une base forte.
Les autres sources alumino-siliceuses peuvent faire partie de la famille des matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN
197-1(2012) paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.5), ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges.
D'autres
Les compositions cimentaires usuelles comprennent une proportion variable, parfois importante de clinker. Par exemple, une composition cimentaire selon la norme 1 de 2012 comprend de 5 à 95% en poids de clinker.
Cependant, la fabrication de clinker nécessite l'utilisation de fours puissants, engendrant l'émission d'importantes quantités de dioxyde de carbone.
L'extraction des matières premières est également source de rejet de dioxyde de carbone.
On recherche donc à abaisser la teneur en clinker des compositions cimentaires afin de réduire leur impact carbone, tout en maintenant leurs propriétés mécaniques et rhéologiques.
Pour cela, des nouvelles compositions de liant hydraulique sont développées dans lesquelles la quantité de clinker est réduite.
Des compositions cimentaires dans lesquelles le liant hydraulique est un laitier de hauts fourneaux ont été décrites, ces compositions sont généralement rendues durcissables par l'ajout d'une source alcaline. Cependant, l'ouvrabilité de ces compositions chute très rapidement, ce qui signifie qu'elles passent d'un état fluide à
presque solide en moins de 30 minutes. Du point de vue rhéologique, on observe typiquement des contraintes seuil de 1 à 10 Pa cinq minutes après le gâchage, qui augmentent jusqu'à 50 à
100 Pa entre 30 et 60 minutes après le gâchage.
Il y a donc un intérêt à fournir une solution permettant d'améliorer la fluidité des compositions de laitiers de hauts fourneaux ou d'autres sources alumino-siliceuses.
Un objectif de la présente invention est de fournir une composition de liant hydraulique de laitiers de hauts fourneaux ou d'autres sources alumino-siliceuses permettant l'obtention de composition hydraulique présentant un maintien de fluidité
amélioré.
Un autre objectif de la présente invention est de fournir une telle composition permettant un maintien de fluidité pendant 1h ou 1h30.
D'autres objectifs encore apparaîtront à la lecture de la description de l'invention qui suit.
Tous ces objectifs sont remplis par la présente invention qui concerne l'utilisation d'au moins une molécule dont une solution aqueuse présente une part dispersive supérieure à 25%, pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à
base d'une composition de liant hydraulique comprenant au moins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates, et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker.
La composition de liant hydraulique peut être exempte de clinker.
De préférence le liant comprenant des alumino-silicates est choisi parmi les laitiers de hauts fourneaux et/ou les autres sources alumino-siliceuses.
La présente invention concerne donc de préférence l'utilisation d'au moins une molécule dont une solution aqueuse présente une part dispersive supérieure à
25%, pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant du laitier de haut-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses, de préférence du laitier de haut-fourneaux, et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker.
Le laitier de hauts fourneaux est défini notamment dans la partie 3.7 et 3.6 de la norme NF EN 15167-1. Les laitiers de haut-fourneaux sont des matériaux majoritairement vitreux et sont des sous-produits de fabrication de la fonte. Les laitiers de haut-fourneaux entrant dans les compositions de liant hydraulique sont broyés finement de préférence jusqu'à un diamètre maximal de 100 à 150pm, le diamètre étant mesuré par toute méthode connue de l'homme du métier, par exemple par granulométrie laser. Les laitiers de hauts fourneaux nécessitent généralement une activation calcique ou sulfo-calcique ou à l'aide d'une base forte.
Les autres sources alumino-siliceuses peuvent faire partie de la famille des matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN
197-1(2012) paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.5), ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges.
D'autres
3 minéraux, non actuellement reconnus par la norme Ciment NF EN 197-1(2012), peuvent aussi être utilisés. Il s'agit notamment des métakaolins, tels que les métakaolins de type A
conformes à la norme NF P 18-513 (août 2012) ou des argiles calcinées, des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Qz conformes à
la norme NF
P 18-509 (septembre 2012), des alumino-silicates notamment de type géopolymères inorganiques, des alumino-silicates contenant des oxydes de fer tels les résidus de bauxite, des norites ou des aphtes provenant d'excavations.
De préférence, on entend par composé alumino-siliceux les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.4), les métakaolins, tels que les métakaolins de type A conformes à la norme NF P 18-513 (août 2012) ou des argiles calcinées, des alumino-silicates notamment de type géopolymères inorganiques.
La composition de l'invention peut comprendre un mélange de composés alumino-siliceux.
De préférence, la composition de liant hydraulique comprend de 75 à 99% en poids de composé alumino-siliceux, de préférence de BO à 95% en poids, par exemple de 80 à
90% en poids, par rapport au poids total de liant hydraulique.
La composition de liant hydraulique peut être exempte de clinker.
Dans le cadre de la présente invention, le clinker peut être un clinker de ciment Portland, de ciment sulfo-alumineux ou sulfo-bélitique.
Ainsi, la composition de liant hydraulique de l'invention, peut comprendre en outre un activateur des laitiers de haut-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses. Ces activateurs sont connus et notamment décrits dans Alkaline activation of different aluminosilicates as an alternative to Portland cernent: alkali activated cements or geopolymers. Revista Ingenieria de ConstrucciônRICVol 32 N 22017. De préférence un activateur calcique ou sulfo-calcique ou un sel alcalin, de préférence carbonate, hydroxyde, silicate, de sodium ou de potassium, ou leurs mélanges. Cet activateur est utilisé dans des proportions de 0 à 20% en poids sec, de préférence de 0 à 10% en poids sec par rapport au poids de liant hydraulique, de préférence de 0,1 à 20% en poids sec par rapport au poids de liant hydraulique, de préférence de 1% à 20% en poids sec par rapport au poids de liant hydraulique.
La composition de liant hydraulique peut également comprendre du sulfate de calcium, notamment dans une proportion de 5 à 20% en poids. De telles compositions de
conformes à la norme NF P 18-513 (août 2012) ou des argiles calcinées, des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Qz conformes à
la norme NF
P 18-509 (septembre 2012), des alumino-silicates notamment de type géopolymères inorganiques, des alumino-silicates contenant des oxydes de fer tels les résidus de bauxite, des norites ou des aphtes provenant d'excavations.
De préférence, on entend par composé alumino-siliceux les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.4), les métakaolins, tels que les métakaolins de type A conformes à la norme NF P 18-513 (août 2012) ou des argiles calcinées, des alumino-silicates notamment de type géopolymères inorganiques.
La composition de l'invention peut comprendre un mélange de composés alumino-siliceux.
De préférence, la composition de liant hydraulique comprend de 75 à 99% en poids de composé alumino-siliceux, de préférence de BO à 95% en poids, par exemple de 80 à
90% en poids, par rapport au poids total de liant hydraulique.
La composition de liant hydraulique peut être exempte de clinker.
Dans le cadre de la présente invention, le clinker peut être un clinker de ciment Portland, de ciment sulfo-alumineux ou sulfo-bélitique.
Ainsi, la composition de liant hydraulique de l'invention, peut comprendre en outre un activateur des laitiers de haut-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses. Ces activateurs sont connus et notamment décrits dans Alkaline activation of different aluminosilicates as an alternative to Portland cernent: alkali activated cements or geopolymers. Revista Ingenieria de ConstrucciônRICVol 32 N 22017. De préférence un activateur calcique ou sulfo-calcique ou un sel alcalin, de préférence carbonate, hydroxyde, silicate, de sodium ou de potassium, ou leurs mélanges. Cet activateur est utilisé dans des proportions de 0 à 20% en poids sec, de préférence de 0 à 10% en poids sec par rapport au poids de liant hydraulique, de préférence de 0,1 à 20% en poids sec par rapport au poids de liant hydraulique, de préférence de 1% à 20% en poids sec par rapport au poids de liant hydraulique.
La composition de liant hydraulique peut également comprendre du sulfate de calcium, notamment dans une proportion de 5 à 20% en poids. De telles compositions de
4 liant hydrauliques sont également appelées ciment sur-sulfaté (CSS) et sont notamment tels que définis dans la norme NF EN 15743+A1.
De préférence, la composition de liant hydraulique consiste en un laitier de haut-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses et éventuellement un activateur.
Dans un mode de réalisation, le liant hydraulique consiste en un composé
alumino-silicieux et un activateur alcalin ou sulfate.
La composition de liant hydraulique peut également comprendre des additions minérales, de préférence de 0 à 10% en poids par rapport au poids de liant hydraulique.
L'expression additions minérales désigne les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 (2012) paragraphe 5.2.5), les calcaires (tels que définis dans la norme Ciment NF EN
197-1(2012) paragraphe 5.2.6) ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges. D'autres ajouts, non actuellement reconnus par la norme Ciment NF EN 197-1(2012), peuvent aussi être utilisés.
Il s'agit notamment des métakaolins, tels que les métakaolins de type A
conformes à la norme NF P 18-513 (août 2012) ou des argiles calcinées, des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Oz conformes à la norme NF P 18-(septembre 2012), des alumino-silicates notamment de type géopolymères inorganiques, des alumino-silicates contenant des oxydes de fer tels les résidus de bauxite, des norites ou des aphtes provenant d'excavations. Les proportions d'ajouts et leur nature peuvent également être conformes à la norme prEN 197-5, qui définit les ciments CEM
II/C-M
comprenant entre 50 et 64% de clinker et de 36 à 50% de laitier de haut fourneau et les ciments CEM VI comprenant de 35 à 49% de clinker, de 31 à 59% de laitier de haut fourneau et de 6 à 20% d'additions minérales telles que définies ci-dessus.
De préférence, l'expression additions minérales désigne les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe
De préférence, la composition de liant hydraulique consiste en un laitier de haut-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses et éventuellement un activateur.
Dans un mode de réalisation, le liant hydraulique consiste en un composé
alumino-silicieux et un activateur alcalin ou sulfate.
La composition de liant hydraulique peut également comprendre des additions minérales, de préférence de 0 à 10% en poids par rapport au poids de liant hydraulique.
L'expression additions minérales désigne les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 (2012) paragraphe 5.2.5), les calcaires (tels que définis dans la norme Ciment NF EN
197-1(2012) paragraphe 5.2.6) ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges. D'autres ajouts, non actuellement reconnus par la norme Ciment NF EN 197-1(2012), peuvent aussi être utilisés.
Il s'agit notamment des métakaolins, tels que les métakaolins de type A
conformes à la norme NF P 18-513 (août 2012) ou des argiles calcinées, des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Oz conformes à la norme NF P 18-(septembre 2012), des alumino-silicates notamment de type géopolymères inorganiques, des alumino-silicates contenant des oxydes de fer tels les résidus de bauxite, des norites ou des aphtes provenant d'excavations. Les proportions d'ajouts et leur nature peuvent également être conformes à la norme prEN 197-5, qui définit les ciments CEM
II/C-M
comprenant entre 50 et 64% de clinker et de 36 à 50% de laitier de haut fourneau et les ciments CEM VI comprenant de 35 à 49% de clinker, de 31 à 59% de laitier de haut fourneau et de 6 à 20% d'additions minérales telles que définies ci-dessus.
De préférence, l'expression additions minérales désigne les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe
5.2.3)õ les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 (2012) paragraphe 5.2.5), les calcaires (tels que définis dans la norme Ciment NF EN
197-1(2012) paragraphe 5.2.6) ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges. D'autres ajouts, non actuellement reconnus par la norme Ciment NF EN 197-1(2012), peuvent aussi être utilisés.
Il s'agit notamment des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Qz conformes à la norme NF P 18-509 (septembre 2012)Les proportions d'ajouts et leur nature peuvent également être conformes à la norme prEN 197-5, qui définit les ciments CEM 11/G-M comprenant entre 50 et 64% de clinker et de 36 à 50% de laitier de haut fourneau et les ciments CEM VI comprenant de 35 à 49% de clinker, de 31 à
59% de 5 laitier de haut fourneau et de 6 à 20% d'additions minérales telles que définies ci-dessus.
Ainsi, dans le cadre de la présente invention, la composition de liant hydraulique comprend du laitier de hauts-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses, éventuellement un activateur tel que défini ci-dessus, éventuellement du clinker de ciment Portland, de ciment sulfo-alumineux ou sulfo-bélitique et éventuellement des additions minérales telles que décrites ci-dessus.
De préférence le liant hydraulique de l'invention comprend du laitier de hauts-fou rneaux.
Dans le cadre de la présente invention on entend par , poids total de liant hydraulique , le poids des liants comprenant des aluminosilicates, de préférence laitier de hauts-fourneaux et/ou des autres sources alumino-siliceuses, de l'activateur s'il est présent, du clinker s'il est présent, et des additions minérales si elles sont présentes.
Dans le cadre de la présente invention, l'amélioration du maintien d'ouvrabilité, mesuré par exemple par l'évolution de la contrainte seuil d'une composition hydraulique obtenue à partir de la composition de liant hydraulique définie ci-dessus, notamment par ajout d'eau, au cours du temps, est de préférence à long terme, à savoir sur une durée supérieure ou égale à 45 minutes, notamment supérieure à 60 minutes, voire supérieure à
90 minutes lorsque la composition est utilisée à 20 C. On souhaite donc des contraintes seuil de l'ordre de 1 à 10 Pa pendant les mêmes intervalles de temps, c'est-à-dire sur une durée supérieure ou égale à 45 minutes, notamment supérieure à 60 minutes, voire supérieure à 90 minutes lorsque la composition est utilisée à 20 C.
L'amélioration du maintien d'ouvrabilité est déterminée par rapport à la même composition en l'absence de ladite molécule.
La contrainte seuil peut notamment être mesurée à l'aide d'un rhéomètre en effectuant plusieurs mesures de la contrainte appliquée pour obtenir chaque valeur de vitesse de déformation correspondante. La contrainte appliquée en-dessous de laquelle la vitesse de déformation devient très faible ou nulle peut être considérée comme la contrainte seuil. De préférence, la contrainte seuil obtenue par la mise en oeuvre de la présente
197-1(2012) paragraphe 5.2.6) ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1(2012) paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges. D'autres ajouts, non actuellement reconnus par la norme Ciment NF EN 197-1(2012), peuvent aussi être utilisés.
Il s'agit notamment des additions siliceuses, telles que les additions siliceuses de minéralogie Qz conformes à la norme NF P 18-509 (septembre 2012)Les proportions d'ajouts et leur nature peuvent également être conformes à la norme prEN 197-5, qui définit les ciments CEM 11/G-M comprenant entre 50 et 64% de clinker et de 36 à 50% de laitier de haut fourneau et les ciments CEM VI comprenant de 35 à 49% de clinker, de 31 à
59% de 5 laitier de haut fourneau et de 6 à 20% d'additions minérales telles que définies ci-dessus.
Ainsi, dans le cadre de la présente invention, la composition de liant hydraulique comprend du laitier de hauts-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses, éventuellement un activateur tel que défini ci-dessus, éventuellement du clinker de ciment Portland, de ciment sulfo-alumineux ou sulfo-bélitique et éventuellement des additions minérales telles que décrites ci-dessus.
De préférence le liant hydraulique de l'invention comprend du laitier de hauts-fou rneaux.
Dans le cadre de la présente invention on entend par , poids total de liant hydraulique , le poids des liants comprenant des aluminosilicates, de préférence laitier de hauts-fourneaux et/ou des autres sources alumino-siliceuses, de l'activateur s'il est présent, du clinker s'il est présent, et des additions minérales si elles sont présentes.
Dans le cadre de la présente invention, l'amélioration du maintien d'ouvrabilité, mesuré par exemple par l'évolution de la contrainte seuil d'une composition hydraulique obtenue à partir de la composition de liant hydraulique définie ci-dessus, notamment par ajout d'eau, au cours du temps, est de préférence à long terme, à savoir sur une durée supérieure ou égale à 45 minutes, notamment supérieure à 60 minutes, voire supérieure à
90 minutes lorsque la composition est utilisée à 20 C. On souhaite donc des contraintes seuil de l'ordre de 1 à 10 Pa pendant les mêmes intervalles de temps, c'est-à-dire sur une durée supérieure ou égale à 45 minutes, notamment supérieure à 60 minutes, voire supérieure à 90 minutes lorsque la composition est utilisée à 20 C.
L'amélioration du maintien d'ouvrabilité est déterminée par rapport à la même composition en l'absence de ladite molécule.
La contrainte seuil peut notamment être mesurée à l'aide d'un rhéomètre en effectuant plusieurs mesures de la contrainte appliquée pour obtenir chaque valeur de vitesse de déformation correspondante. La contrainte appliquée en-dessous de laquelle la vitesse de déformation devient très faible ou nulle peut être considérée comme la contrainte seuil. De préférence, la contrainte seuil obtenue par la mise en oeuvre de la présente
6 invention est inférieure à 130 Pa à 120 min, de préférence comprise entre 30 et 130 Pa à
120 min, elle est par exemple comprise entre 30 et 90 Pa à 120 min.
Dans le cadre de la présente invention, la part dispersive d'une solution aqueuse de ladite molécule est déterminée par mesure des composantes de l'énergie de surface d'une solution aqueuse comprenant ladite molécule (SAM). Pour ce faire, la solution aqueuse de ladite molécule (SAM) est déposée sur une bandelette de poly(tétrafluoroéthylène) (PTFE), déposée sur une lame de verre. Le PTFE est un matériau ayant la particularité
de ne pas être polaire et présentant une énergie de surface purement dispersive connue o-sP = 18 mJ/m2.
Les molécules de toute substance, solide ou liquide, interagissent via deux classes de forces : les forces dispersives (dues à des dipôles électriques transitoires : London ¨
van der Waals...) et les forces polaires (dues à des dipôles électriques permanents).
L'énergie de surface d'un liquide L et d'un solide S se décompose comme la somme de chacune de ses composantes :
aL = ae + of (2) = Cie (3) La loi d'Owens-Wendt permet de relier aux composantes polaires et dispersives des énergies de surface des deux matériaux l'angle de contact qui sera formé
par le dépôt d'une gouttelette de L sur une surface de S:
cr,(1+cos (9) = pof (4) Avec le dépôt de la solution aqueuse de ladite molécule (SAM) sur le PTFE, l'équation (4) devient alors :
edi+cos 0) = viol! = 18 (5) On peut alors déduire la composante dispersive de la solution SAM par dépôt de gouttelette, mesure de l'angle et connaissance de la tension superficielle par la mesure à
la goutte pendante. La composante polaire de la solution SAM est ensuite déduite par différence entre la tension superficielle et la composante dispersive.
La part dispersive correspond au pourcentage de la composante dispersive par rapport à la somme de la composante dispersive et de la composante polaire.
De préférence, la molécule selon l'invention permet de produire une solution aqueuse dont la part dispersive est supérieure à celle de l'eau, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
Dans le cadre de la présente invention on entend par une molécule permettant de produire une
120 min, elle est par exemple comprise entre 30 et 90 Pa à 120 min.
Dans le cadre de la présente invention, la part dispersive d'une solution aqueuse de ladite molécule est déterminée par mesure des composantes de l'énergie de surface d'une solution aqueuse comprenant ladite molécule (SAM). Pour ce faire, la solution aqueuse de ladite molécule (SAM) est déposée sur une bandelette de poly(tétrafluoroéthylène) (PTFE), déposée sur une lame de verre. Le PTFE est un matériau ayant la particularité
de ne pas être polaire et présentant une énergie de surface purement dispersive connue o-sP = 18 mJ/m2.
Les molécules de toute substance, solide ou liquide, interagissent via deux classes de forces : les forces dispersives (dues à des dipôles électriques transitoires : London ¨
van der Waals...) et les forces polaires (dues à des dipôles électriques permanents).
L'énergie de surface d'un liquide L et d'un solide S se décompose comme la somme de chacune de ses composantes :
aL = ae + of (2) = Cie (3) La loi d'Owens-Wendt permet de relier aux composantes polaires et dispersives des énergies de surface des deux matériaux l'angle de contact qui sera formé
par le dépôt d'une gouttelette de L sur une surface de S:
cr,(1+cos (9) = pof (4) Avec le dépôt de la solution aqueuse de ladite molécule (SAM) sur le PTFE, l'équation (4) devient alors :
edi+cos 0) = viol! = 18 (5) On peut alors déduire la composante dispersive de la solution SAM par dépôt de gouttelette, mesure de l'angle et connaissance de la tension superficielle par la mesure à
la goutte pendante. La composante polaire de la solution SAM est ensuite déduite par différence entre la tension superficielle et la composante dispersive.
La part dispersive correspond au pourcentage de la composante dispersive par rapport à la somme de la composante dispersive et de la composante polaire.
De préférence, la molécule selon l'invention permet de produire une solution aqueuse dont la part dispersive est supérieure à celle de l'eau, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
Dans le cadre de la présente invention on entend par une molécule permettant de produire une
7 solution aqueuse dont la part dispersive est supérieure à celle de l'eau, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%, une molécule qui mélangée à de l'eau permet d'obtenir une solution aqueuse (solution dans l'eau) dont la part dispersive est supérieure à celle de l'eau, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
De préférence, la molécule est mise en oeuvre dans l'eau dans une teneur permettant d'obtenir un mélange eau + molécule dont la part dispersive est supérieure à
celle de l'eau, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%, de préférence la teneur en molécule dans l'eau est comprise entre 1 et 5% en poids, de préférence entre 1 et 4% en poids par rapport au poids total de la solution eau+molécule.
De préférence, la molécule selon l'invention permet de produire une solution aqueuse (solution eau+molécule) dont la part dispersive est comprise entre 12 mN/m et 35 mN/m, de préférence comprise entre 14 et 32 mN/m.
De préférence, la molécule selon l'invention permet de produire une solution aqueuse (solution eau+molécule) dont la part dispersive est comprise entre 12 mN/m et 35 mN/m, de préférence comprise entre 14 et 32 mN/m et une composante polaire comprise entre 25 et 60 mN/m, de préférence comprise entre 25 et 55 mN/m.
La molécule selon l'invention comprend de préférence au moins une fonction OH, de préférence une, deux ou trois fonctions OH. De préférence, la molécule selon l'invention est choisie parmi les alcools et les alcanolamines, par exemple 2-méthy1-2,4 pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, 2-méthy1-1,3-propanediol, 5-éthy1-1,3-dioxane-5-méthanol, tri(isopropanol)amine, de préférence 2-méthy1-2,4 pentanediol, 2-méthy1-1,3-propanediol, 5-éthy1-1,3-dioxane-5-méthanol, tri(isopropanol)amine.
De préférence, la molécule selon l'invention est utilisée dans des teneurs comprises entre 0,5 et 3% en poids, de préférence entre 1 et 2% en poids par rapport au poids total de liant hydraulique.
De préférence, la molécule est apportée à la gâchée. Ainsi, l'invention concerne l'utilisation d'une solution aqueuse d'une molécule (solution eau+molécule) présentant une part dispersive supérieure à celle de l'eau, de préférence supérieure à 25%, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
De préférence, la molécule est mise en oeuvre dans l'eau dans une teneur permettant d'obtenir un mélange eau + molécule dont la part dispersive est supérieure à
celle de l'eau, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%, de préférence la teneur en molécule dans l'eau est comprise entre 1 et 5% en poids, de préférence entre 1 et 4% en poids par rapport au poids total de la solution eau+molécule.
De préférence, la molécule selon l'invention permet de produire une solution aqueuse (solution eau+molécule) dont la part dispersive est comprise entre 12 mN/m et 35 mN/m, de préférence comprise entre 14 et 32 mN/m.
De préférence, la molécule selon l'invention permet de produire une solution aqueuse (solution eau+molécule) dont la part dispersive est comprise entre 12 mN/m et 35 mN/m, de préférence comprise entre 14 et 32 mN/m et une composante polaire comprise entre 25 et 60 mN/m, de préférence comprise entre 25 et 55 mN/m.
La molécule selon l'invention comprend de préférence au moins une fonction OH, de préférence une, deux ou trois fonctions OH. De préférence, la molécule selon l'invention est choisie parmi les alcools et les alcanolamines, par exemple 2-méthy1-2,4 pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, 2-méthy1-1,3-propanediol, 5-éthy1-1,3-dioxane-5-méthanol, tri(isopropanol)amine, de préférence 2-méthy1-2,4 pentanediol, 2-méthy1-1,3-propanediol, 5-éthy1-1,3-dioxane-5-méthanol, tri(isopropanol)amine.
De préférence, la molécule selon l'invention est utilisée dans des teneurs comprises entre 0,5 et 3% en poids, de préférence entre 1 et 2% en poids par rapport au poids total de liant hydraulique.
De préférence, la molécule est apportée à la gâchée. Ainsi, l'invention concerne l'utilisation d'une solution aqueuse d'une molécule (solution eau+molécule) présentant une part dispersive supérieure à celle de l'eau, de préférence supérieure à 25%, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
8 De préférence, la solution aqueuse de la molécule dont la part dispersive est mesurée ne comprend que de l'eau et ladite molécule.
La molécule peut éventuellement être apportée au cours du broyage du liant hydraulique.
Un sel de guanidine peut en outre être utilisé pour améliorer le maintien d'ouvrabilité.
D'autres adjuvants peuvent être mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention en complément des molécules mentionnées ci-dessus. Ces adjuvants peuvent être choisis par l'homme du métier parmi les adjuvants typiques des compositions cimentaires et des compositions hydrauliques. On peut notamment citer les alcanolamines, les sels tels que le chlorure de sodium, le chlorure de calcium, le thiocyanate de sodium, le thiocyanate de calcium, le nitrate de sodium et le nitrate de calcium et leurs mélanges, les glycols, les glycérols, les adjuvants réducteurs d'eau et haut réducteurs d'eau, les tensioactifs, des acides carboxyliques et leurs sels tels que les acides acétique, adipique, gluconique, formique, oxalique, citrique, maléique, lactique, tartrique, malonique et leurs mélanges, les additifs anti-mousse, les additifs entraineurs d'air et/ou les agents de mouture, des retardateurs de prise.
Dans le cadre de la présente invention, parmi les retardateurs de prise on peut notamment citer les retardateurs de prise à base de sucre, de mélasses ou de vinasse.
De préférence, les adjuvants réducteurs d'eau et haut réducteurs d'eau sont choisis parmi :
- Les sels sulfonés de polycondensés de naphtalène et de formaldéhyde, couramment appelés les polynaphtalènes sulfonates ou encore les superplastifiants à base de naphtalène ;
- Les sels sulfonés de polycondensés de mélamine et de formaldéhyde, appelés couramment les superplastifiants à base de mélamine ;
- Les lignosulfonates ;
- Le gluconate de sodium et le glucoheptonate de sodium ;
- Les polyacrylates ;
- Les polyaryléthers (PAE) ;
- Les produits à base d'acides polycarboxyliques, notamment les copolymères peignes polycarboxylate, qui sont des polymères ramifiés dont la chaîne principale porte des groupes carboxyliques et dont les chaînes latérales sont composées de séquences de type polyéther, en particulier le polyoxyde d'éthylène, comme par exemple le poly [acide
La molécule peut éventuellement être apportée au cours du broyage du liant hydraulique.
Un sel de guanidine peut en outre être utilisé pour améliorer le maintien d'ouvrabilité.
D'autres adjuvants peuvent être mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention en complément des molécules mentionnées ci-dessus. Ces adjuvants peuvent être choisis par l'homme du métier parmi les adjuvants typiques des compositions cimentaires et des compositions hydrauliques. On peut notamment citer les alcanolamines, les sels tels que le chlorure de sodium, le chlorure de calcium, le thiocyanate de sodium, le thiocyanate de calcium, le nitrate de sodium et le nitrate de calcium et leurs mélanges, les glycols, les glycérols, les adjuvants réducteurs d'eau et haut réducteurs d'eau, les tensioactifs, des acides carboxyliques et leurs sels tels que les acides acétique, adipique, gluconique, formique, oxalique, citrique, maléique, lactique, tartrique, malonique et leurs mélanges, les additifs anti-mousse, les additifs entraineurs d'air et/ou les agents de mouture, des retardateurs de prise.
Dans le cadre de la présente invention, parmi les retardateurs de prise on peut notamment citer les retardateurs de prise à base de sucre, de mélasses ou de vinasse.
De préférence, les adjuvants réducteurs d'eau et haut réducteurs d'eau sont choisis parmi :
- Les sels sulfonés de polycondensés de naphtalène et de formaldéhyde, couramment appelés les polynaphtalènes sulfonates ou encore les superplastifiants à base de naphtalène ;
- Les sels sulfonés de polycondensés de mélamine et de formaldéhyde, appelés couramment les superplastifiants à base de mélamine ;
- Les lignosulfonates ;
- Le gluconate de sodium et le glucoheptonate de sodium ;
- Les polyacrylates ;
- Les polyaryléthers (PAE) ;
- Les produits à base d'acides polycarboxyliques, notamment les copolymères peignes polycarboxylate, qui sont des polymères ramifiés dont la chaîne principale porte des groupes carboxyliques et dont les chaînes latérales sont composées de séquences de type polyéther, en particulier le polyoxyde d'éthylène, comme par exemple le poly [acide
9 (méth)acrylique - greffé - polyoxyde d'éthylène]. Les superplastifiants des gammes CH RYSO"Fluid Optima, CHRYSO"Fluid Premia et CHRYSO"Plast Omega commercialisés par CHRYSO peuvent notamment être utilisés ;
- Les produits à base de polyphosphonates polyalkoxylés notamment décrits dans le brevet EP 0 663 892 (par exemple CHRYSO8Fluid Optima 100).
La composition hydraulique peut également comprendre d'autres additifs connus de l'homme du métier, par exemple une addition minérale et/ou des additifs, par exemple un additif anti-entraînement d'air, un agent antimousse, un accélérateur ou retardateur de prise, un agent modificateur de rhéologie, un autre fluidifiant (plastifiant ou superplastifiant), notamment un superplastifiant, par exemple un superplastifiant CHRYSO6Fluid Premia 180 ou CHRYSOeFluid Premia 196.
La présente invention concerne également une méthode pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant des liants comprenant des alumino-silicates, par exemple laitier de haut-fourneaux et/ou autre source aluminosiliceuse, optionnellement un activateur, et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker, comprenant l'ajout d'au moins une molécule permettant d'obtenir une solution aqueuse présentant une part dispersive supérieure à celle de l'eau, de préférence supérieure à 25%, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre et 45%, à ladite composition hydraulique.
Dans le cadre de la présente invention, l'amélioration du maintien d'ouvrabilité (ou maintien de fluidité) est regardée comparativement à la même composition hydraulique ne 25 comprenant la molécule selon l'invention.
Les caractéristiques préférées et avantageuses mentionnées ci-dessus pour la molécule, la composition de liant hydraulique, etc, s'appliquent également au procédé de l'invention.
L'invention concerne également une composition hydraulique comprenant (voire étant constituée) de la composition de liant hydraulique définie ci-dessus, de l'eau, un granulat et éventuellement une ou plusieurs additions minérales, et au moins une molécule permettant d'obtenir une eau de gâchage présentant une part dispersive supérieure à celle de l'eau, de préférence supérieure à 25%, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
Les caractéristiques préférées et avantageuses mentionnées ci-dessus pour la molécule, la composition de liant hydraulique, etc, s'appliquent également à
la composition hydraulique.
Dans le cadre de la présente invention, la composition hydraulique est de préférence une composition de béton, mortier ou chape.
Par granulats ), on entend un ensemble de grains minéraux de diamètre moyen compris entre 0 et 125 mm. Selon leur diamètre, les granulats sont classés dans l'une des six familles suivantes : fillers, sablons, sables, graves, gravillons et ballast (norme XP P 18-545). Les granulats les plus utilisés sont les suivants :
- les fillers, qui ont un diamètre inférieur à 2 mm et pour lesquels au moins 85 % des granulats ont un diamètre inférieur à 1,25 mm et au moins 70 % des granulats ont un diamètre inférieur à 0,063 mm, - les sables de diamètre compris entre 0 et 4 mm (dans la norme 13-242, le diamètre pouvant aller jusqu'à 6 mm), - les graves de diamètre supérieur à 6,3 mm, - les gravillons de diamètre compris entre 2 mm et 63 mm.
Les sables sont donc compris dans la définition de granulat selon l'invention.
Les fillers peuvent notamment être d'origine calcaire ou dolomitique.
D'autres additifs encore peuvent être ajoutés à la composition hydraulique (CH) selon l'invention, tels que des additifs anti-entraînement d'air, des agents antimousse, un accélérateur ou retardateur de prise, un agent modificateur de rhéologie, un autre fluidifiant (plastifiant ou superplastifiant).
Les compositions hydrauliques sont préparées de façon classique par mélange des constituants susmentionnés. La molécule de l'invention est ajoutée au moment du gâchage ou au moment du broyage de la composition de liant hydraulique.
L'invention est illustrée dans les exemples qui suivent.
Exemple 1 : Protocole de préparation de la composition de liant hydraulique et mesure de rhéologie Le malaxage du matériau est effectué de la manière suivante :
1. L'eau et la molécule selon l'invention sont pesés dans le bol du malaxeur, on démarre le malaxeur sur vitesse 43 tours/min.
2. On déclenche un chronomètre, et on verse le liant en 30 secondes.
3. La vitesse est augmentée à 96 tours/min et le mélange est malaxé pendant une minute.
4. Le malaxeur est stoppé pendant 30 secondes, le matériau éventuellement projeté
sur les parois est raclé vers le centre avec une spatule.
5. La suspension est malaxée une minute à 96 tours / min.
A la fin du malaxage, la pâte obtenue est versée dans la cellule de mesure cylindrique d'un rhéomètre Kinexus Pro (Netzsch) muni d'une géométrie de mesure de type ailette.
Cinq minutes après le début du malaxage, le mélange cimentaire est soumis à un pré-cisaillement d'une minute à une vitesse de déformation de 200 s-1. On soumet ensuite l'échantillon à une série de paliers décroissants de vitesse de déformation, par sauts logarithmiques de 200 s-1 à 0,01 s-1 et le rhéomètre enregistre la contrainte à appliquer à
chaque point. L'ensemble constitue une courbe d'écoulement reliant la contrainte appliquée pour obtenir chaque valeur de vitesse de déformation.
Ces courbes d'écoulement présentent un minimum de contrainte qui est interprété comme une contrainte seuil, soit une contrainte minimale à appliquer pour provoquer l'écoulement.
Cette valeur varie à l'inverse de la fluidité, on cherche donc à la diminuer le plus possible.
Une mesure de courbe d'écoulement est effectuée ensuite toutes les 30 min jusqu'à 120 min après le début du malaxage pour vérifier l'évolution de la fluidité au cours du temps.
Exemple 2 : Mesure des composantes polaires et dispersives des molécules Les mesures de composantes polaires et dispersives de différentes solutions de molécules sont rassemblées dans le tableau suivant.
Tableau 1 Molécule Dosage Dosage en Tension Angle Composante Composante en poids poids superficielle de dispersive polaire molécule molécule (mN/m) Contact (mN/m) (mN/m) pure/liant pure/eau (%) PTFE
(%) (o) Référence eau - 77,7 123 17,4 60,3 ultrapure 2-methy1-2,4 1,5 3,75 54,8 114 14,7 40,1 pentanediol 2,2- 1,5 3,75 59,3 115 16,3 43,0 diméthylpropane -1,3-diol 2-methy1-1,3 1,5 3,75 69,7 118 19,0 50,7 Propanediol 5-Ethy1-1,3- 1,5 3,75 60,6 107 25,5 35,1 dioxane-5-methanol Poly(naphtalène 1,5 3,75 70 120 17,0 53,0 sulfonate) ( comparatif) Tri(isopropanol) 1,5 3,75 56,0 100 29,7 26,3 amine Poly(carboxylate 0,5 1,25 48,8 122 7,3 41,5 de PEG) (comparatif) Glycérine 1,5 3,75 74,0 130 9,7 64,3 (comparatif) Exemple 3 : Résultats Une composition hydraulique est préparée selon le protocole de l'exemple 1 et selon la composition du tableau 2 ci-dessous.
Tableau 2 Composant Masse (g) Laitier de hauts-fourneaux 176,4 Silicate de sodium 33,6 Sable Palvadeau 0/0,315 mm 190 Eau de ville 84 Les résultats rhéologiques sont résumés par la mesure de la contrainte seuil à
120 min après le début du mélange, ce qui mesure la capacité des molécules à maintenir une fluidité
élevée (contrainte seuil basse) lors de cette période. Cette mesure est mise en relation avec la part dispersive de l'énergie de surface du liquide, définie comme le rapport entre la composante dispersive et la tension superficielle.
Les résultats sont donnés au tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3 Dosage Part Contrainte seuil à 120 Molécule molécule pure dispersive min (Pa) / liant ( /0) Référence 22,4%
238,4 2-methy1-2,4 pentanediol (selon 1,5 26,8% 46,4 l'invention) 2,2-diméthylpropane-1,3-diol 1,5 27,5% 121,0 (selon l'invention) 2-methy1-1,3 Propanediol (selon 1,5 27,2% 69,1 l'invention) 5-Ethy1-1,3-dioxane-5-methanol 1,5 42,1% 79,4 (selon l'invention) Poly(naphtalène sulfonate) 1,5 24,3% 210,0 (comparatif) Tri(isopropanol)amine (selon 1,5 37,6% 78,0 l'invention) Poly(carboxylate de MPEG) 0,5 15,0% 506,0 (comparatif) Glycérine (comparatif) 1,5 13,1%
252,0 Les résultats montrent que les molécules selon l'invention permettent une diminution de la contrainte seuil à 120 min et par conséquent une amélioration du maintien d'ouvrabilité.
- Les produits à base de polyphosphonates polyalkoxylés notamment décrits dans le brevet EP 0 663 892 (par exemple CHRYSO8Fluid Optima 100).
La composition hydraulique peut également comprendre d'autres additifs connus de l'homme du métier, par exemple une addition minérale et/ou des additifs, par exemple un additif anti-entraînement d'air, un agent antimousse, un accélérateur ou retardateur de prise, un agent modificateur de rhéologie, un autre fluidifiant (plastifiant ou superplastifiant), notamment un superplastifiant, par exemple un superplastifiant CHRYSO6Fluid Premia 180 ou CHRYSOeFluid Premia 196.
La présente invention concerne également une méthode pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant des liants comprenant des alumino-silicates, par exemple laitier de haut-fourneaux et/ou autre source aluminosiliceuse, optionnellement un activateur, et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker, comprenant l'ajout d'au moins une molécule permettant d'obtenir une solution aqueuse présentant une part dispersive supérieure à celle de l'eau, de préférence supérieure à 25%, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre et 45%, à ladite composition hydraulique.
Dans le cadre de la présente invention, l'amélioration du maintien d'ouvrabilité (ou maintien de fluidité) est regardée comparativement à la même composition hydraulique ne 25 comprenant la molécule selon l'invention.
Les caractéristiques préférées et avantageuses mentionnées ci-dessus pour la molécule, la composition de liant hydraulique, etc, s'appliquent également au procédé de l'invention.
L'invention concerne également une composition hydraulique comprenant (voire étant constituée) de la composition de liant hydraulique définie ci-dessus, de l'eau, un granulat et éventuellement une ou plusieurs additions minérales, et au moins une molécule permettant d'obtenir une eau de gâchage présentant une part dispersive supérieure à celle de l'eau, de préférence supérieure à 25%, de préférence comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
Les caractéristiques préférées et avantageuses mentionnées ci-dessus pour la molécule, la composition de liant hydraulique, etc, s'appliquent également à
la composition hydraulique.
Dans le cadre de la présente invention, la composition hydraulique est de préférence une composition de béton, mortier ou chape.
Par granulats ), on entend un ensemble de grains minéraux de diamètre moyen compris entre 0 et 125 mm. Selon leur diamètre, les granulats sont classés dans l'une des six familles suivantes : fillers, sablons, sables, graves, gravillons et ballast (norme XP P 18-545). Les granulats les plus utilisés sont les suivants :
- les fillers, qui ont un diamètre inférieur à 2 mm et pour lesquels au moins 85 % des granulats ont un diamètre inférieur à 1,25 mm et au moins 70 % des granulats ont un diamètre inférieur à 0,063 mm, - les sables de diamètre compris entre 0 et 4 mm (dans la norme 13-242, le diamètre pouvant aller jusqu'à 6 mm), - les graves de diamètre supérieur à 6,3 mm, - les gravillons de diamètre compris entre 2 mm et 63 mm.
Les sables sont donc compris dans la définition de granulat selon l'invention.
Les fillers peuvent notamment être d'origine calcaire ou dolomitique.
D'autres additifs encore peuvent être ajoutés à la composition hydraulique (CH) selon l'invention, tels que des additifs anti-entraînement d'air, des agents antimousse, un accélérateur ou retardateur de prise, un agent modificateur de rhéologie, un autre fluidifiant (plastifiant ou superplastifiant).
Les compositions hydrauliques sont préparées de façon classique par mélange des constituants susmentionnés. La molécule de l'invention est ajoutée au moment du gâchage ou au moment du broyage de la composition de liant hydraulique.
L'invention est illustrée dans les exemples qui suivent.
Exemple 1 : Protocole de préparation de la composition de liant hydraulique et mesure de rhéologie Le malaxage du matériau est effectué de la manière suivante :
1. L'eau et la molécule selon l'invention sont pesés dans le bol du malaxeur, on démarre le malaxeur sur vitesse 43 tours/min.
2. On déclenche un chronomètre, et on verse le liant en 30 secondes.
3. La vitesse est augmentée à 96 tours/min et le mélange est malaxé pendant une minute.
4. Le malaxeur est stoppé pendant 30 secondes, le matériau éventuellement projeté
sur les parois est raclé vers le centre avec une spatule.
5. La suspension est malaxée une minute à 96 tours / min.
A la fin du malaxage, la pâte obtenue est versée dans la cellule de mesure cylindrique d'un rhéomètre Kinexus Pro (Netzsch) muni d'une géométrie de mesure de type ailette.
Cinq minutes après le début du malaxage, le mélange cimentaire est soumis à un pré-cisaillement d'une minute à une vitesse de déformation de 200 s-1. On soumet ensuite l'échantillon à une série de paliers décroissants de vitesse de déformation, par sauts logarithmiques de 200 s-1 à 0,01 s-1 et le rhéomètre enregistre la contrainte à appliquer à
chaque point. L'ensemble constitue une courbe d'écoulement reliant la contrainte appliquée pour obtenir chaque valeur de vitesse de déformation.
Ces courbes d'écoulement présentent un minimum de contrainte qui est interprété comme une contrainte seuil, soit une contrainte minimale à appliquer pour provoquer l'écoulement.
Cette valeur varie à l'inverse de la fluidité, on cherche donc à la diminuer le plus possible.
Une mesure de courbe d'écoulement est effectuée ensuite toutes les 30 min jusqu'à 120 min après le début du malaxage pour vérifier l'évolution de la fluidité au cours du temps.
Exemple 2 : Mesure des composantes polaires et dispersives des molécules Les mesures de composantes polaires et dispersives de différentes solutions de molécules sont rassemblées dans le tableau suivant.
Tableau 1 Molécule Dosage Dosage en Tension Angle Composante Composante en poids poids superficielle de dispersive polaire molécule molécule (mN/m) Contact (mN/m) (mN/m) pure/liant pure/eau (%) PTFE
(%) (o) Référence eau - 77,7 123 17,4 60,3 ultrapure 2-methy1-2,4 1,5 3,75 54,8 114 14,7 40,1 pentanediol 2,2- 1,5 3,75 59,3 115 16,3 43,0 diméthylpropane -1,3-diol 2-methy1-1,3 1,5 3,75 69,7 118 19,0 50,7 Propanediol 5-Ethy1-1,3- 1,5 3,75 60,6 107 25,5 35,1 dioxane-5-methanol Poly(naphtalène 1,5 3,75 70 120 17,0 53,0 sulfonate) ( comparatif) Tri(isopropanol) 1,5 3,75 56,0 100 29,7 26,3 amine Poly(carboxylate 0,5 1,25 48,8 122 7,3 41,5 de PEG) (comparatif) Glycérine 1,5 3,75 74,0 130 9,7 64,3 (comparatif) Exemple 3 : Résultats Une composition hydraulique est préparée selon le protocole de l'exemple 1 et selon la composition du tableau 2 ci-dessous.
Tableau 2 Composant Masse (g) Laitier de hauts-fourneaux 176,4 Silicate de sodium 33,6 Sable Palvadeau 0/0,315 mm 190 Eau de ville 84 Les résultats rhéologiques sont résumés par la mesure de la contrainte seuil à
120 min après le début du mélange, ce qui mesure la capacité des molécules à maintenir une fluidité
élevée (contrainte seuil basse) lors de cette période. Cette mesure est mise en relation avec la part dispersive de l'énergie de surface du liquide, définie comme le rapport entre la composante dispersive et la tension superficielle.
Les résultats sont donnés au tableau 3 ci-dessous.
Tableau 3 Dosage Part Contrainte seuil à 120 Molécule molécule pure dispersive min (Pa) / liant ( /0) Référence 22,4%
238,4 2-methy1-2,4 pentanediol (selon 1,5 26,8% 46,4 l'invention) 2,2-diméthylpropane-1,3-diol 1,5 27,5% 121,0 (selon l'invention) 2-methy1-1,3 Propanediol (selon 1,5 27,2% 69,1 l'invention) 5-Ethy1-1,3-dioxane-5-methanol 1,5 42,1% 79,4 (selon l'invention) Poly(naphtalène sulfonate) 1,5 24,3% 210,0 (comparatif) Tri(isopropanol)amine (selon 1,5 37,6% 78,0 l'invention) Poly(carboxylate de MPEG) 0,5 15,0% 506,0 (comparatif) Glycérine (comparatif) 1,5 13,1%
252,0 Les résultats montrent que les molécules selon l'invention permettent une diminution de la contrainte seuil à 120 min et par conséquent une amélioration du maintien d'ouvrabilité.
Claims (10)
1. Utilisation d'une rnolécule permettant d'obtenir une solution aqueuse présentant une part dispersive supérieure à 25%, pour améliorer le maintien d'ouvrabilité
d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant au rnoins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates et un maxirnum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker
d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant au rnoins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates et un maxirnum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker
2. Utilisation selon la revendication 1 dans laquelle la molécule permet d'obtenir une solution aqueuse présentant une part dispersive comprise entre 25 et 50%, de préférence entre 25 et 45%, par exemple entre 25 et 45%.
3. Utilisation selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle la molécule permet d'obtenir une solution aqueuse présentant une composante dispersive comprise entre 12 mN/m et 35 mN/m, de préférence comprise entre 14 et 32 mN/m.
4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle la molécule comprend au moins une fonction OH, de préférence une, deux ou trois fonctions OH, de préférence, la molécule est choisie parmi les alcools et les alcanolamines, par exemple 2-méthyl-2,4 pentanediol, 2,2-dimethylpropane-1,3-diol, 2-méthyl-1,3-propanediol, 5-éthyl-1,3-dioxane-5-méthanol, tri(isopropanol)amine, de préférence 2-méthyl-2,4 pentanediol, 2-méthyl-1,3-propanediol, 5-éthyl-1,3-dioxane-5-méthanol, tri(isopropanol)amine.
5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 dans laquelle la molécule est mise en oeuvre à des teneurs comprises entre 0,5 et 3% en poids, de préférence entre 1 et 2% en poids par rapport au poids total de liant hydraulique.
6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle la composition de liant hydraulique comprend un activateur calcique ou sulfo-calcique ou un sel alcalin ou du sulfate de calcium.
7. Méthode pour améliorer le maintien d'ouvrabilité d'une composition hydraulique à base d'une composition de liant hydraulique comprenant au moins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates et un maximum de 10% en poids de clinker, de préférence de 0 à 10% en poids de clinker, comprenant l'ajout d'au moins une molécule permettant d'obtenir une eau de gâchage présentant une part dispersive supérieure à 25%
à ladite composition hydraulique.
à ladite composition hydraulique.
8. Méthode selon la revendication 7 dans laquelle la cornposition de liant hydraulique comprend un activateur calcique ou sulfo-calcique ou un sel alcalin ou du sulfate de calcium.
9. Composition hydraulique comprenant une composition de liant hydraulique comprenant au moins un liant hydraulique comprenant des alumino-silicates et un maximum de 10% en poids de clinker, un activateur des laitiers de hauts-fourneaux et/ou d'autres sources alumino-siliceuses, de l'eau, un granulat et éventuellement une ou plusieurs additions minérales, et au moins une molécule permettant d'obtenir une eau de gâchage présentant une part dispersive supérieure à 25%.
10. Composition hydraulique selon la revendication 9 comprenant de 0,5 et 3%, de préférence entre 1 et 2% en poids de molécule par rapport au poids total de liant hydraulique.
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