Procédé pour le remplissage des vides et d'interstices de masses lacuneuses avec un mortier liquide. La présente invention concerne un pro cédé de remplissage des vides et d'interstices de masses lacuneuses avec un mortier liquide contenant du ciment hydraulique finement divisé et de l'eau.
Dans le brevet américain N 2254252, le titulaire a exposé une méthode pour donner de la compacité et de la solidité à des masses de terre, des maçonneries, des constructions en béton, ete., présentant des vides et inters tices, en refoulant sous pression dans ceux-ci une boue aqueuse, contenant, à l'état de sus pension, un ciment hydraulique, tel que le ciment portland, et, en outre, des produits solubles et insolubles, en particulier une charge finement divisée contenant de la silice.
Dans la mise en pratique de l'invention décrite dans le brevet mentionné, la construc tion poreuse qui peut, par exemple, être une digue, un pont, une jetée ou un ouvrage ana logue, est forée et la matière à injecter est refoulée à travers un ajutage introduit dans le trou foré. On a observé que cette matière chemine fréquemment à de grandes distances de l'ajutage, distances qui vont souvent jus qu'à 10 ou 12 m ou même davantage. Bien qu'une très forte pression soit exercée sur la matière injectée à travers l'ajutage, cette pression peut'être dans une très grande me sure diminuée ou absorbée par le frottement de la matière sur les parois des canaux, de sorte qu'il devient difficile de refouler la ma- tière dans les vides et crevasses éloignés et étroits.
Bien que ce procédé permette d'amé liorer fortement la résistance des ouvrages et de donner de la compacité à des digues, etc., et de les rajeunir, il est désirable de disposer d'un procédé qui permette de remplir facile ment même les vides relativement étroits si tués à de grandes distances de l'ajutage, de manière à réaliser une amélioration supé rieure de la densité et de la résistance.
Le procédé selon l'invention est caracté risé en ce qu'on utilise un mortier contenant en outre de l'aluminium- finement divisé en une quantité .de 0,005 à 0;05 %, par rapport au ciment sec, de l'acide silicique sous forme de particules d'une finesse colloïdale et un agent lubrifiant, et qu'on introduit sous pres sion ce mortier dans les vides et interstices à combler.
Le présent procédé peut être combiné à un procédé de construction ou de réparation d'ouvrages ou de parties d'ouvrages en béton par exemple, c'est-à-dire qu'il peut être appli qué au remplissage des cavités d'une masse de gravaille disposée dans un coffrage ou dans une cavité d'un ouvrage à réparer.
Dans ce dernier cas, on obtient un bou chage des cavités de surface dans les ouvrages en béton qui ne manifeste aucune tendance à se séparer .des parois de l'ouvrage et qui pré sente une excellente liaison avec toute la sur face. De phis, le procédé selon la présente invention exige l'emploi de moins de ciment que cela ne fut le cas jusqu'à, présent.
Le coulis aqueux utilisé dans ledit pro eéd6 pénètre dans les plais petits vides situés à des distances notables de l'ajutage; si de la gravaille, par exemple, est bourrée dans un moule ou une cavité fermée, il pénètre dans les plus fins interstices entre les particules de gravaille contenue dans la cavité fermée.
En combinant un procédé de construc tion d'ouvrages en béton avec le présent pro cédé, on peut obtenir des ouvrages de résis tances exceptionnellement élevées et à faibles tendances au retrait, et cela en refoulant entre les morceaux de gravaille le mortier ou coulis du type spécifié, contenant éventuelle ment encore du sable. Si l'on emploie du sa ble, sa grosseur dépendra évidemment de la grosseur de la gravaille. Un sable relative ment fin, comme celui de finesse allant jus qu'à 2, est ordinairement préféré. Quand les vides à combler sont relativement grands, on peut employer un sable un peu plus gros.
Comme exemples de matériaux de charge renfermant de la silice à une finesse colloï dale, on peut citer la cendre volante (résidu de la combustion de poussière de charbon), le laitier de haut fourneau et certains matériaux siliceux naturels, tels que le txass, la ponce, les terres de diatomées, etc., finement divisés,- qui forment des matières dures avec la chaux qui peut être libérée pendant le durcisse ment du ciment. Certains types de laitier de hauts fourneaux sont en eux-mêmes hydrau# liquement actifs et sont très désirables.
Comme matière de charge supplémentaire, on peut aussi employer une certaine quantité de pierre à chaux broyée. Pour le remplissage de vides relativement fins, le matériel de charge sera broyé assez finement pour qu'en principe la totalité passe à travers un tamis de 100 mailles et, de préférence, que la plus grande partie passe par un tamis de 200 mailles.
La quantité de matériaux siliceux fine ment divisés, à l'exclusion du -sable, dépendra de la nature et des qualités que l'on désire donner au coulis et au ciment durci. Habi tuellement, les matériaux siliceux et le ciment, sont employés en proportions à peu près égales. Toutefois, ces proportions peuvent va rier depuis environ une partie de charge pour deux parties de ciment jusqu'à environ deux parties de charge pour une de ciment. En plus de la charge, il peut. y avoir du sable en quantités allant jusqu'à trois ou quatre par ties en poids pour une partie de ciment. Habituellement, le sable est en quantités com prises entre une demi-partie et environ deux parties et demie en poids pour une de ciment.
La plus grande résistance s'obtient quand la quantité de charge est à peu près égale ou même inférieure à la quantité de ciment. Pour le remplissage de trous relativement petits, quand la résistance n'est pas à pren dre en premier en considération, la propor tion de charge par rapport au ciment peut être augmentée jusque vers la limite supé rieure.
L'agent lubrifiant peut être une quelcon que des matières à propriétés lubrifiantes qui ne donnent lieu à aucune réaction apprécia ble avec les composants du ciment ou, du moins, ne réagissent pas avec le ciment à une vitesse appréciable pour perdre ses qualités lubrifiantes. Des exemples de lubrifiants sont les huiles minérales, des stéarates comme les stéarates d'ammonium, le stéarate de sodium, les huiles végétales, notamment des huiles végétales sulfonées telles que ].'huile de noix de coco ou d'arachide sulfonées, et des mé langes de ces matières.
Une matière lubri fiante particulièrement désirable est celle comprenant environ 20 à 50 % d'une huile minérale légère, qui est de préférence plus légère que les qualités affectées au graissage, et 50 à 80 go ou davantage d'une solution ou émulsion d'un stéarate, telle que du stéarate d'ammonium émulsionné contenant environ deux tiers d'eau et un tiers de stéarate d'am monium solide. Ces matières diminuent. le frottement dans les vides et canaux et retar dent, dans une certaine mesure, la. prise du ciment afin que la gélification ou la prise ne se fasse pas avant que le coulis soit en place. La quantité d'agent lubrifiant peut varier notablement suivant la finesse des vides à remplir.
Quand ceux-ci sont relativement fins, on emploiera une quantité d'agent de lubrifiant beaucoup plus grande que quand ils sont gros. Habituellement, la proportion de lubrifiant est d'environ 1 % ou comprise entre 0,5 et 2 % environ en poids du ciment, mais il peut être désirable d'aller jusqu'à 5 à 10 ;ô dans les cas où il y a des vides très fins, une proportion descendant jusqu'à 0,1 % en poids donne parfois satisfaction pour des vides assez gros.
L'aluminium finement divisé réagit avec une rapidité relative; il sera employé, de pré férence, dans la proportion d'environ 0,01 à 0,02 % ou même 0,025% en poids du ciment. La quantité optima de poudre d'aluminium varie avec la sorte de ciment employé et dé pend, dans une mesure importante, de la quantité d'alcalis existant dans le ciment et de la température du mélange.
Cependant, elle est rarement supérieure à 0,03 % en poids clu ciment.
Si le ciment contient une quantité d'al calis relativement faible, la réaction entre l'aluminium et les alcalis s'effectue à une allure relativement lente, et il se perdra moins de gaz pendant le processus chi mélange, de sorte que, habituellement, la quantité de pon dre d'aluminium peut être plus faible. Il est indésirable que le gaz se dégage pendant le mélange dans une mesure appréciable. Il est très indiqué, a11 contraire, que la réaction productrice de gaz soit suffisamment re tardée pour qu'elle ait lieu presque entière ment après que le mortier a été refoulé dans les cavités ou interstices. Le dégagement de gaz peut. être retardé par l'emploi de poudres métalliques en particules plus grosses ou par l'emploi d'une matière retardatrice qui re couvre le métal et le protège.
Les matières lubrifiantes mentionnées plus haut sont aptes à jouer, outre leur rôle de lubrifiant, le rôle de retardateur et, dans le mélange des composants du coulis, la pou dre métallique est, de préférenée, mélangée d'abord avec le lubrifiant, tel qu'un stéarate, une huile minérale, etc., avant d'être mélan gée avec le ciment. De cette manière; la pou dre d'aluminium est plus facilement répartie et ses particules sont revêtues de suffisam ment<B>de</B> retardateur pour empêcher la réac tion gazeuse de se produire pendant le mé lange.
Les exemples suivants montrent comment on peut mettre en aeuvre le procédé suivant la présente invention. . Exemple <I>1:</I> On mélange deux sacs de ciment (environ 85 kg) et un sac (environ 45 kg) d'un ma tériau de charge constitué par du laitier de haut fourneau trempé dans l'eau et finement broyé (ou 1,5 kg de cendre volante), un agent lubrifiant constitué par une émulsion contenant environ 331/o de stéarate d'ammo nium, 0,016 kg de poudre d'aluminilun et suffisamment d'eau pour faire un coulis fluide, mais un peR visqueux,
la poudre d'alu minium ayant été mélangée intimement avec le stéarate d'ammonium et ajoutée ensuite dans 11n mélange approprié, au ciment, à la charge et à l'eau.
On obtient ainsi -un mortier qu'on refoule dans les cavités de surface d'un ouvrage de béton remplies de gravaille bourrée serré et complètement enfermée par un moule et les parois solides de l'ouvrage et on maintient sous pression. On retire le moule après que le coulis a fait prise et a durci, et on constate qu'il n'y a pas de retrait entre les bords du bourrage et les parties pleines de l'ouvrage et chie la liaison du bourrage avec l'ouvrage a une résistance extrêmement grande.
Exemple On prépare un coulis semblable à celui de l'exemple 1, mais contenant. en outre environ 68 kg de sable d'une finesse suffisante pour _ passer presque en totalité à travers un tamis à. 14 mailles.
Le mortier obtenu a été refoulé dans deux récipients identiques, l'un complètement fermé et l'autre ouvert, chacun contenant la même quantité de gravaille bourrée. La quan tité de mortier refoulé dans l'intérieur de ces récipients était suffisante pour remplir com plètement l'espace résiduel de chacun. On a exercé dans le récipient fermé une pression de 2,10 kg/cm2, tandis que dans le récipient ouvert la pression était évidemment la pres sion atmosphérique. Dans les deux cas, on a laissé le béton durcir et sécher dans les mêmes conditions de température et d'humidité qui empêchaient les pertes d'eau.
Après plusieurs jours, on a effectué des essais de résistance _à la compression qui ont montré que le béton formé dans le récipient fermé avait une résis tance à la compression notablement plus élevée que le béton formé dans le récipient ouvert.
Exemple <I>3:</I> La composition de l'exemple 1 a été re foulée dans un ouvrage lacuneux suivant la méthode exposée dans le brevet américain N 2254252 mentionné plus haut. Des éprou vettes tirées de l'intérieur de l'ouvrage ont présenté une résistance à. la compression beau coup plus élevée que les éprouvettes tirées des mêmes positions relatives d'ouvrages ré parés par les méthodes utilisées jusqu'à pré sent. Elles ont également montré une meil leure pénétration à de grandes distances de l'ajutage. Le procédé suivant la présente invention peut être employé également pour la consoli dation de terres, roches, graviers ou strates.
On a observé que quand la masse dont les vides doivent être remplis est suffisamment close pour qu'une forte pression s'y exerce du fait de la réaction gazeuse, les interstices les plus fins sont plus complètement remplis, la matière injectée chemine à des distances nota blement plus grandes, et l'on obtient une meilleure consolidation.