CH337116A - Procédé de fabrication d'un liant hydraulique à base de laitier - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'un     liant    hydraulique  à base de laitier    La présente invention a pour objet un procédé  de     fabrication    d'un liant hydraulique à base de lai  tier de haut fourneau ou de toute matière de com  position et propriétés analogues, c'est-à-dire des  matières fondues et trempées contenant fondamenta  lement de la chaux, de la silice, de l'aluminium et  de l'oxyde de fer,     ce    laitier ou ces matières étant dé  signés ci-après par le mot générique   laitier  .  



  Ce procédé est caractérisé en ce que l'on mé  lange     successivement    à un laitier fondu et trempé  à base de chaux, de silice, d'alumine et d'oxyde de  fer, finement moulu, de la chaux, au moins un sel  alcalin, et au moins un composé fluoré.  



  Des mélanges analogues ont été souvent essayés  et utilisés, mais le choix des matières d'addition a été  trop souvent déterminé par des considérations éco  nomiques et sans étude scientifique sérieuse, et le  dosage de ces matières fait au hasard. Des matières  inutiles ou dangereuses pour la conservation des bé  tons ont même été utilisées. Les liants à base de lai  tier ont eu en conséquence, jusqu'à présent, des ca  ractéristiques pratiques très inférieures à ce que l'on  pouvait attendre.  



  Pour exécuter l'invention, le laitier est de préfé  rence pulvérisé à une finesse telle que la surface dé  veloppée spécifique de la poudre obtenue soit supé  rieure à 2000     cm2    par gramme, mais cette surface  développée spécifique dépend essentiellement du lai  tier utilisé, lequel est de qualité hydraulique fort va  riable, et elle ne peut être fixée une fois pour toutes.  



  De préférence, la chaux est utilisée en propor  tion     stoechiométriquement    équivalente à celle des  bases des sels.  



  Pour faire le calcul des     proportions,    on peut  invoquer une réaction hypothétique ou réelle par la-    quelle, après le gâchage du ciment avec l'eau, la  chaux se substituerait aux bases des sels, avec for  mation concomitante de sels de chaux, lesdits sels  de chaux pouvant, en outre, se combiner à     certains     constituants du laitier, en particulier aux aluminates  de chaux.  



  La réaction entre la chaux et les sels alcalins crée  progressivement après le mélange et le gâchage un  milieu électrolytique plus réactif pour le laitier,  c'est-à-dire plus conducteur et plus alcalin que celui  qui serait obtenu en mélangeant de la chaux toute  seule avec le même laitier.  



  Comme la chaux est peu soluble et comme elle  est plus ou moins finement moulue, elle ne peut  entrer totalement en réaction, et il est dans la pra  tique indiqué d'ajouter un certain excès de chaux  par     rapport    à la proportion définie ci-dessus, afin  d'obtenir l'utilisation totale des sels alcalins.  



  Dans ce qui suivra, la proportion de chaux par  rapport au laitier est déterminée pour obtenir avec  un laitier de valeur hydraulique moyenne une ciné  tique de     l'hydraulicité    analogue à celle du ciment  Portland artificiel, sur mortier normalisé et dans les  conditions de conservation normalisées. Quand ce  résultat est obtenu, les caractéristiques du liant à  base de laitier pur pour une température très basse,  sont très supérieures à celles du     Portland    artificiel.  



  Les matières solubles constituant le résidu des  réactions ne sont pas gênantes si on ne dépasse pas  les     proportions    indiquées pour le mélange chaux-sels       alcalins.    Une partie de ces matières solubles se fixe  sur les constituants du laitier et l'autre est peu à  peu emportée par les eaux naturelles.  



  La chaux est en principe de la chaux anhydre  pure et moulue, c'est-à-dire industriellement de la      chaux grasse vive, provenant de calcaire pur bien cuit  et non éteint.  



  Une partie de la chaux peut être de la chaux  éteinte, mais la fraction vive ne sera de préférence       pas        inférieure    à     0,25        %        du        poids        du        laitier.        Dans        le     cas où l'on ajouterait au     liant    à base de laitier pur  d'autres matières d'addition contenant de la chaux  telles que ciments ou chaux hydrauliques, une par  tie de la chaux à additionner pourra être formée par  la chaux libre de ces matières, mais il faut voir pour  appliquer la règle ci-dessus,

   si cette chaux libre est  anhydre ou hydratée. La chaux grasse peut aussi  être remplacée pour des raisons     économiques        par    de  la chaux maigre comptée pour la fraction de chaux  grasse qu'elle apporte.  



       Dans        le        cas        usuel        de        laitiers        titrant        45    à     51        %     de chaux par     rapport    au total chaux     -i--    silice     -I-    alu  mine, la chaux libre à additionner, ainsi     calculée,

      ne       peut        être        inférieure    à 1     %        du        poids        du        laitier,        et        il     n'est pas désirable pour les usages courants que cette       proportion        dépasse    8     %.        Toutefois,        dans        le        cas        de     laitiers plus riches ou moins riches en chaux ou  d'applications particulières,

   ces proportions pour  raient être modifiées dans le sens convenable. Parmi  les sels alcalins susceptibles d'être utilisés, citons  les suivants  Les carbonates alcalins. Ces sels donnent une  action initiale rapide, qui se ralentit ensuite parce  que les produits de     caustification    diminuent la solu  bilité des grains de chaux. Il est utile d'associer dans  les formules plusieurs carbonates, pour autant que  les considérations économiques ne s'y opposent pas.  Par exemple, on prendra utilement une proportion de  carbonate de potassium d'environ le dixième de celle  du carbonate de sodium. Cette remarque s'applique  aux autres sels alcalins.  



  Les silicates alcalins ont un     effet    plus lent que  les carbonates, mais stabilisent les aluminates du  laitier.  



  Les chlorures alcalins de même.  



  Les sulfates     alcalins    sont à proscrire, sauf. à de       très        faibles        doses        ne        dépassant        pas        0,5        %        pour        aug-          menter    avec certains laitiers la plasticité des pâtes.  



  Les composés     fluorés,    destinés à contrôler les  réactions entre le laitier, la chaux et le sel alcalin,  sont utilisés d'ordinaire à des doses inférieures à un  pour cent d'élément fluor par rapport au poids du  liant à base de laitier.  



  Les matières fluorées d'addition peuvent être  ajoutées au liant avant, pendant ou après son broyage,  dans toutes conditions techniques d'exécution de ce  broyage, ou ajoutées si on le préfère à l'eau de gâ  chage de ce liant.  



  II n'est pas nécessaire d'utiliser pour ces matières  des composés de fluor purs ou purifiés, mais on peut  employer des minerais contenant plus ou moins de  fluor, ou des résidus de fabrication des superphos  phates, à condition que les composés chimiques  accompagnant les composés fluorés n'aient pas d'ac  tion nuisible sur les propriétés du ciment.         Parmi    les matières utilisables, on peut citer: les       fluorures    de métaux alcalins, alcalino-terreux et ter  reux, la cryolithe, les     fluosilicates    et autres complexes  du fluor.  



  L'emploi des matières fluorées a un triple effet.  D'une part, ces matières augmentent la fluidité  de la pâte de liant et d'eau, et partant celle du béton,  et diminuent la décantation du liant. Elles permettent  donc de diminuer la quantité d'eau nécessaire à l'éla  boration de la pâte, ce qui est favorable à la résis  tance après durcissement.  



  D'autre part, elles permettent, par un dosage  convenable, et en conjugaison avec le dosage des  autres matières d'addition, de régler à volonté les       caractéristiques    pratiques de prise, c'est-à-dire de ra  lentir ou d'accélérer à volonté la prise et le durcis  sement et de régler par exemple la durée de prise à  une valeur déterminée à l'avance.  



  Certains composés organiques jouent le même  rôle de contrôle surtout en ce qui concerne le début  des réactions, en particulier les bases organiques et  leurs dérivés, les dérivés solubilisés des acides gras,  les dérivés sulfonés des hydrocarbure, ainsi que la  cellulose, la lignine, les résines et leurs dérivés. Ils  peuvent être utilisés, à côté des composés     fluorés,    à       des        doses        ne        dépassant        pas    1     %        du        poids        du        laitier.     



  Les liants à base de laitier purs établis suivant  les règles précédemment exposées, peuvent former  des liants composés par mélange soit avec d'autres  liants hydrauliques compatibles avec eux, soit avec  des matières diverses. Dans la première catégorie on  trouvera, par ordre de préférence décroissante, les  chaux industrielles, les liants naturels, les liants à  base de laitier de composition compatible, les ci  ments Portland artificiels, les plâtres. On voit que les  liants qui donnent en mélange avec les liants à base  de laitier pur les meilleurs résultats, sont précisément  les moins coûteux, ce qui permet de les revaloriser.  



  Dans la deuxième catégorie on trouvera les ma  tières dites     pouzzolaniques,    cendres de chaufferie, les  silices et roches cristallines pulvérisées, les pous  sières siliceuses de concassage, les poussières cal  caires, les laitiers inutilisables comme matière pri  maire ou moins finement pulvérisés, les silicates dits       effusés    ou inertes tels que silicates     bicalciques,    les lai  tiers     autopulvérulents,    les oxydes et silicates de fer  et de titane, les asbestes, micas, les roches cristallines  décomposées, les fibres de silice et de laitiers, les li  mons, argiles et bentonites dans leurs divers états, les  gypses et sables gypseux, les alumines naturelles  et latérites, les boues rouges,

   les sciures et  fibres de bois et végétales diverses, les déchets de  liège et de tourbe, l'air et les gaz soufflés ou pro  duits dans la masse par un moyen quelconque.  



  Ces matières sont à ajouter dans un état de  finesse moins élevé que la finesse de mouture du  laitier, afin d'éviter l'absorption d'une forte propor  tion d'eau dans la pâte. On peut encore ajouter  comme matières adjuvantes des substances oxy  dantes faisant passer le soufre des sulfures du lai-           tier    à l'état oxydé, afin d'éviter la corrosion des ar  matures d'acier plongées dans le béton et de les     pas-          siver,    savoir :     hypochlorite,        persulfates,        ferricyanures,     chromates, peroxydes de manganèse.  



  Les eaux salines, de préférence non magnésiennes  et l'eau de mer peuvent être     utilisées    au gâchage de  ces liants à base de laitier purs ou composés, à  condition de supprimer quantitativement dans les  formules de composition des sels qui se trouveraient  déjà dans ces eaux ou leurs équivalents au point de  vue des réactions.  



  Voici à titre d'exemples, des compositions pour  fabriquer des liants à base de laitier purs  
EMI0003.0008     
  
    I
<tb>  <I>q. <SEP> s. <SEP> pour</I>
<tb>  <I>Laitier <SEP> moulu <SEP> finement <SEP> 100 <SEP> parties</I>
<tb>  Chaux <SEP> grasse <SEP> vive <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> <B>....</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> 2,25 <SEP> %
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,25 <SEP> 0/0
<tb>  Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> <B>......</B> <SEP> 2,93 <SEP> %
<tb>  Chlorure <SEP> de <SEP> potassium <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,32 <SEP> %
<tb>  Fluosilicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,2 <SEP> %
<tb>  Pyridine <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 0,002%
<tb>    <SEP> Teepol <SEP>   <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,005 <SEP> %
<tb>  II
<tb>  <I>q. <SEP> s. <SEP> pour</I>
<tb>  <I>Laitier <SEP> 100 <SEP> parties</I>
<tb>  Chaux <SEP> grasse <SEP> vive <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2 <SEP> 0/0
<tb>  Chaux <SEP> hydraulique <SEP> blutée
<tb>  10/30................ <SEP> 9 <SEP> 0/0
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> <B>......</B> <SEP> 2,25 <SEP> %
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,25 <SEP> %
<tb>  Chlorure <SEP> de <SEP> sodium <SEP> <B>...</B> <SEP> . <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 2,93 <SEP> %
<tb>  Chlorure <SEP> de <SEP> potassium <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,32 <SEP> %
<tb>  Fluosilicate <SEP> de <SEP> sodium <SEP> <B>....</B> <SEP> 0,2 <SEP> %
<tb>  Hexaméthylène-tétramine <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,002%
<tb>  Lignosulfonate <SEP> de <SEP> calcium. <SEP> . <SEP> 0,1 <SEP> 0/0
<tb>  III
<tb>  <I>q. <SEP> s. <SEP> pour</I>
<tb>  <I>Laitier <SEP> moulu <SEP> finement <SEP> 100 <SEP> parties</I>
<tb>  Chaux <SEP> grasse <SEP> vive <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> %
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> soude <SEP> <B>......</B> <SEP> 4,5 <SEP> %
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> potasse <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,5 <SEP> 0/0
<tb>  Cryolithe <SEP> <B>.......</B> <SEP> . <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,1 <SEP> 0/0
<tb>  Fluosilicate <SEP> de <SEP> soude <SEP> ....

   <SEP> 0,2 <SEP> %
<tb>  Plâtre <SEP> cuit <SEP> à <SEP> 8500 <SEP> <B>........ <SEP> <I>0,5</I> <SEP> VO</B>
<tb>  Bentonite <SEP> .............. <SEP> 0,1 <SEP> 0/0
<tb>  IV
<tb>  <I>q. <SEP> s. <SEP> pour</I>
<tb>  <I>Laitier <SEP> moulu <SEP> finement <SEP> 100 <SEP> parties</I>
<tb>  Chaux <SEP> grasse <SEP> vive <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 2 <SEP> 0/0
<tb>  Chaux <SEP> hydraulique <SEP> ...... <SEP> 9 <SEP> 0/0
<tb>  Carbonate <SEP> de <SEP> soude <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4,5 <SEP> %
<tb>  \'arbonate <SEP> de <SEP> potasse <SEP> <B>......</B> <SEP> 0,5 <SEP> 0/0
<tb>  Cryolithe <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 0,1 <SEP> 0/0
<tb>  Fluosilicate <SEP> de <SEP> soude <SEP> ....

   <SEP> 0,2 <SEP> %
<tb>  Plâtre <SEP> cuit <SEP> à <SEP> 8500 <SEP> ...... <SEP> 0,5 <SEP> %     
EMI0003.0009     
  
    V
<tb>  <I>q. <SEP> s. <SEP> pour</I>
<tb>  <I>Laitier <SEP> finement <SEP> moulu <SEP> 100 <SEP> parties</I>
<tb>  Chaux <SEP> grasse <SEP> vive <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> . <SEP> 4 <SEP> 0/0
<tb>  Sulfate <SEP> de <SEP> soude <SEP> ........ <SEP> 4,2 <SEP> %
<tb>  Fluosilicate <SEP> de <SEP> soude <SEP> .... <SEP> 0,2 <SEP> 0/0
<tb>  Lignosulfonate <SEP> de <SEP> calcium <SEP> . <SEP> .

   <SEP> 0,05 <SEP> %
<tb>  (Formule <SEP> réservée <SEP> aux <SEP> tra  vaux <SEP> hydrauliques)       On obtient par le procédé selon l'invention une  classe de liants hydrauliques possédant des caractéris  tiques pratiques voisines de celles des ciments Portland  artificiels, d'une stabilité chimique et physique meil  leure, s'accommodant du gâchage à l'eau de mer et aux  eaux salines, permettant le bétonnage par temps très  froid à la même vitesse de travail qu'à la tempéra  ture normale, résistant au gel, et d'un prix de re  vient inférieur. Leur fabrication s'accommode de  petites unités de fabrication maniables, peu coû  teuses et même transportables et dans lesquelles on  peut utiliser des laitiers de provenances et qualités  très variables et livrer des produits dont les carac  téristiques peuvent être réglées à volonté dans de  larges limites.

    



  Les compositions précédentes peuvent être em  ployées soit par mélange des matières pulvérulentes  à l'usine de mouture du laitier, c'est-à-dire dans les  mêmes conditions techniques que les ciments usuels,  soit par mélange à l'usine de mouture d'une partie  seulement des constituants, le reste étant ajouté au  moment de la préparation, ce qui peut présenter un  intérêt économique et permettre une conservation in  définie du laitier moulu.  



  Les matières qui sont défavorables à une longue  conservation du laitier, surtout en climat humide,  sont toutes les matières alcalines. Si ces     dernières     ne sont pas ajoutées immédiatement au laitier mou  lu, on peut accroître la conservation du laitier en  lui ajoutant avant ou après la mouture de faibles  proportions de substances à réaction acide, telles  que sels acides, acides organiques ou inorganiques,  aldéhydes, matières organiques sulfonées, silice et si  licates, etc. Bien entendu, l'acidité de ces additions  sera neutralisée par une majoration convenable des  proportions de matières alcalines d'addition.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé de fabrication d'un liant hydraulique, caractérisé en ce que l'on mélange successivement à un laitier fondu et trempé à base de chaux, de silice, d'alumine et d'oxyde de fer, finement moulu, de la chaux, au moins un sel alcalin, et au moins un composé fluoré. II. Liant obtenu par le procédé selon la reven dication I. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les proportions relatives de chaux libre par rapport aux sels alcalins mélangés au laitier sont telles que la chaux soit en quantité un peu supé rieure â la quantité stoechiométriquement équiva lente aux bases des sels. 2.

   Procédé selon la revendication I et la sous- revendication 1, caractérisé en ce que les sels alca lins mélangés au laitier sont des carbonates. 3. Procédé selon la revendication I et la sous-re- vendication 1, caractérisé en ce que les sels alcalins mélangés au laitier sont des chlorures. 4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les composés fluorés mélangés au laitier sont des fluo-silicates. 5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que les composés fluorés mélangés au laitier sont des fluo-aluminates. 6.

   Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on mélange, d'autre part, des matières organiques au laitier.