CH622758A5 - Clay-cement mortar - Google Patents
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Description
L'invention concerne un mortier argile-ciment, comprenant de l'argile, du ciment, de l'eau de gâchage et un agent additionnel, la proportion pondérale de l'argile étant au, moins égale à celle du ciment.
L'invention concerne également un procédé pour préparer le mortier, ainsi qu'une utilisation du mortier.
L'argile étant, à poids ou volume égal, beaucoup moins chère que le ciment, on a depuis longtemps cherché à réduire le prix de revient des mortiers à base de ciment en mélangeant à ceux-ci de l'argile. Mais l'expérience montre que les produits obtenus à partir des mortiers comprenant de l'argile, du ciment et de l'eau de gâchage présentent, après leur prise, des caractéristiques mécaniques médiocres et tendent à se fissurer en raison du retrait lors de la prise par l'évacuation de l'eau de gâchage.
Pour rendre plus homogènes les mélanges argile-ciment-eau il a déjà été proposé d'ajouter à ces mélanges des adjuvants minéraux tendant à «défloculer» ou à «mouiller» le mélange, c'est-à-dire à supprimer les agglomérats de celui-ci et à disperser de manière plus régulière l'eau de gâchage au sein dudit mélange. Ces adjuvants minéraux sont par exemple des phosphates, de sodium, le carbonate de sodium ou le carbonate de calcium.
L'invention vise à éviter les désavantages des mortiers argile-ciment connus et à fournir un mortier de ce genre qui permet d'obtenir des produits finis présentant, après prise, des caractéristiques mécaniques nettement améliorées, avec absence de fissures.
Le mortier suivant l'invention est caractérisé en ce que l'agent additionnel est choisi parmi les résines urée-formol et mélamine-formol et leurs dérivés, le pourcentage pondéral dudit agent additionnel, calculé en poids d'extraits secs de cet agent par rapport au poids d'extraits secs du mélange argile-ciment, étant compris entre 1 et 20%.
Dans ce mortier, l'agent additionnel est hydrophile et réten-teur d'eau apte à augmenter la thixotropie du mortier et à assurer une réticulation du mélange par polymérisation lors de la prise. Les substances utilisées comme agent additionnel possèdent des propriétés collantes du même genre que celles de la gomme arabique et sont couramment utilisées pour le collage des contre-plaqués ou des bois agglomérés.
Quelques modes de réalisation préférés de l'invention seront expliqués, à titre d'exemples, dans la description qui va suivre.
Pour préparer un mortier argile-ciment, on mélange de l'argile, du ciment, de l'eau de gâchage et un agent additionnel choisi parmi les résines urée-formol et mélamine-formol et leurs dérivés. La proportion pondérale de l'argile est supérieure à celle du ciment et de préférence comprise entre 2 et 4 fois celle du ciment. Le pourcentage pondéral de l'agent additionnel est compris entre 1 et 20% en poids d'extraits secs dudit agent par rapport au poids d'extraits secs du mélange argile-ciment. L'agent peut être ajouté sous forme pulvérante Ou plus généralement sous forme de solution ou émulsion dans l'eau à 50% d'eau au minimum.
En particulier si l'on suppose que la résine se présente sous la forme d'une solution ou émulsion à 50% d'eau, que toute l'eau de gâchage provient de cette solution ou émulsion, et que la proportion pondérale du ciment dans le mélange argile-ciment est de 'A, comme l'apport d'eau total au mélange doit correspondre au maximum à 25% en poids du ciment, le poids maximum de résine sèche est de l'ordre de 15% du poids des extraits secs du mélange argile-ciment.
Le composant «argile» du mélange considéré peut être de l'argile pure ou une terre argileuse plus ou moins chargée en sable.
On préfère qu'elle soit basique, son pH étant supérieur à 8 : si ce n'est pas le cas, il est avantageux de la rendre basique par addition de silicates de sodium ou d'aluminates de sodium.
Le composant «ciment» du mélange est de préférence riche en aluminates de calcium.
Avec un mortier composé de la sorte, c'est-à-dire avec du ciment, de l'argile en proportion de préférence majoritaire, de l'eau et une amino-résine, on peut fabriquer tous les éléments couramment fabriqués en ciment, en béton et/ou en argile tels que briques, tuiles, poteries, panneaux, dalles, plaques ondulées ou non, tuyauteries, caissons, etc., et ce de toute manière désirable, notamment par extrusion, filage, moulage, injection, coulée, application à la truelle..., à chaud ou même à froid.
Après la mise en forme du mortier, il convient de maintenir pendant quelques heures le produit obtenu en atmosphère humide, par exemple pendant 24 heures à 60° en atmosphère saturée d'eau, puis de le laisser sécher lentement.
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La «prise» qui en résulte s'accompagne d'une polymérisation avec réticulation progressive lente due aux résines, malgré l'alcalinité du milieu dans lequel elles se trouvent: c'est là un phénomène surprenant vu que lesdites résines sont réputées comme susceptibles de ne pouvoir subir des polymérisations qu'en présence de catalyseurs acides.
Les produits obtenus après une telle prise lente présentent une cohésion et d'autres propriétés mécaniques très remarquables.
C'est ainsi que ces propriétés sont comparables à celles des produits analogues connus en amiante-ciment comprenant 30% de ciment en plus par unité de volume, et donc beaucoup plus onéreux.
D'une façon générale, les produits cohérents séchés présentent des résistances mécaniques, tant à la traction qu'à la compression, d'au moins 30% supérieures à celles des produits fabriqués à partir de mortiers argile-ciment de compositions identiques, mais en absence d'amino-résines.
Les produits en question présentent des surfaces extérieures lisses de bel aspect conservant durablement les couleurs des composants initiaux (notamment rouge si l'argile pure domine; blanc si le composant dominant est le kaolin, qui est une argile riche en mica blanc).
Dans la suite on va décrire un certain nombre d'autres dispositions permettant d'améliorer encore les qualités des produits ci-dessus.
Selon l'une de ces dispositions, on soumet l'argile, avant même son mélange au ciment, à un traitement «floculant» et/ou susceptible de conférer à cette argile des propriétés hydrophobes, en ajoutant à celle-ci à petite dose (savoir de 0,5 à 5 pour mille par rapport au poids de l'argile sèche) un additif approprié, de préférence par pulvérisation d'une solution de cet additif dans l'eau au cours du prémélange et du broyage de l'argile.
Un tel additif est par exemple constitué :
— par des polyélectrolytes du type Polyacrylamide tels que ceux diffusés sous l'appellation MAGNAFLOC R 155 par la Société CAVIEM,
— par des sels d'ammonium quaternaires tels que ceux diffusés sous l'appellation NORAMIUM M2SH par la Société PIER-REFITTE-AUBY, en particulier si l'argile utilisée est chargée en cristaux présentant une forte surface spécifique et en particulier lamellaires,
— ou par des aminés grasses telles que celles diffusées sous l'appellation STABIRAM 677 S par la Société PIERREFITTE-AUBY.
Selon une autre des dispositions ci-dessus, on ajoute à l'argile de la cellulose ou l'un de ses dérivés, dans une proportion pondé-
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raie comprise entre 3 et 30%, sous forme d'une poudre très fine ou d'une solution dans un solvant neutre par rapport au ciment.
Une telle disposition permet de réduire la densité des produits obtenus tout en améliorant leur coefficient d'isolation thermique et phonique, ce qui peut présenter des avantages précieux lorsque les produits fabriqués sont destinés à la construction de bâtiments d'habitation.
Selon encore une autre des dispositions ci-dessus, on ajoute à l'argile ou au ciment de l'aluminium en poudre.
Ce métal crée une expansion gazeuse, ce qui réduit la densité du produit final obtenu. En outre les sels d'aluminium formés par réaction de l'aluminium sur la chaux présente dans le ciment assurent une excellente protection du produit contre le vieillissement et contre les agressions chimiques de l'air et de l'acide carbonique.
Le pourcentage pondéral de cette addition de poudre est avantageusement compris entre 0,1 et 2 parties pour mille par rapport au poids des éléments secs du mélange argile-ciment auquel ladite poudre est ajoutée.
Selon encore une autre des dispositions évoquées ci-dessus, on ajoute au mélange argile-ciment une solution vinylique, acrylique, acrylonitrile-butadiène-styrène ou analogue dans l'eau, le pourcentage pondéral de cette addition étant généralement compris entre 5 et 25% du poids du ciment.
Une telle disposition permet de rendre les produits obtenus particulièrement imperméables et résistants à l'abrasion en conférant à leurs surfaces un aspect glacé, lisse et dense.
Pour améliorer la résistance mécanique des produits obtenus, il est avantageux, selon encore une autre des dispositions ci-dessus, d'armer le mortier mis en œuvre à l'aide d'éléments à base de verre, éléments se présentant sous la forme de poudre, de gel (de silice) ou de préférence sous la forme de fibres : le verre est en effet dissous superficiellement par le matériau alcalin avec lequel il est intimement mélangé, puis se régénère lors du séchage en formant une phase solide qui est intimement liée aux cristaux de l'argile et du ciment.
Ensuite de quoi, et quel que soit le mode de réalisation adopté, on dispose finalement de mortiers dont la composition et la mise en œuvre résultent suffisamment de ce qui précède, ces mortiers conduisant à la fabrication économique de produits qui, après prise, présentent une résistance mécanique excellente et une tendance négligeable, voire nulle, à la fissuration.
Ces produits peuvent être identifiés, non seulement par des mesures de leurs excellentes propriétés mécaniques, mais aussi par des analyses chimiques permettant notamment de révéler la présence des macromolécules de résine et des traces de floculant qui y sont incorporées.
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Claims (12)
1. Mortier argile-ciment, comprenant de l'argile, du ciment, de l'eau de gâchage et un agent additionnel, la proportion pondérale de l'argile étant au moins égale à celle du ciment, caractérisé en ce que l'agent additionnel est choisi parmi les résines urée-formol et mélamine-formol et leurs dérivés, le pourcentage pondéral dudit agent additionnel, calculé en poids d'extraits secs de cet agent par rapport au poids d'extraits secs du mélange argile-ciment, étant compris entre 1 et 20%.
2. Mortier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'argile utilisée est basique de pH supérieur à 8 ou rendue basique par addition de silicates et/ou d'aluminates de sodium.
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REVENDICATIONS
3. Procédé pour préparer le mortier selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on mélange l'argile, le ciment, l'eau de gâchage et l'agent additionnel indiqué selon les proportions indiquées.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, avant de mélanger l'argile au ciment, on réduit la quantité d'eau d'absorption présente dans cette argile en y ajoutant un additif floculant et/ou capable de conférer à l'argile des propriétés hydrophobes à raison d'un pourcentage pondéral de 0,5 à 5 pour mille, ce pourcentage étant calculé en poids d'extraits secs de l'additif par rapport au poids d'extraits secs de l'argile.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'additif est un floculant constitué par des polyélectrolytes du type des Polyacrylamides ou par des sels d'ammonium quaternaires.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'additif est un hydrophobant à base d'amines grasses.
7. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on ajoute à l'argile de la cellulose ou l'un de ses dérivés sous forme de poudre ou en solution dans un solvant neutre vis-à-vis du ciment, à raison d'un pourcentage pondéral compris entre 3 et 30%, ce pourcentage étant calculé en poids d'extraits secs de la substance ajoutée par rapport au poids d'extraits secs de l'argile.
8. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on ajoute à l'un au moins des composants du mortier de la poudre d'aluminium à raison d'un pourcentage pondéral de 0,1 à 2 pour mille par rapport au poids d'extraits secs desdits composants.
9. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on ajoute au mélange argile-ciment une charge de verre se présentant sous la forme de fibres, de poudre ou de gel.
10. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on ajoute au mélange argile-ciment une émulsion vinylique, acrylique ou acrylonitrile-butadiène-styrène, de préférence diluée dans l'eau, à raison d'un pourcentage pondéral compris entre 5 et 25%, ce pourcentage étant calculé en poids d'extraits de l'émulsion par rapport au poids d'extraits secs du mélange argile-ciment.
11. Utilisation du mortier selon la revendication 1 pour la préparation d'un produit cohérant en argile-ciment.
12. Utilisation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le mortier est mis en forme, après quoi l'on maintient le produit formé dans une atmosphère saturée de vapeur d'eau pendant plusieurs heures avant de le sécher lentement.
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