WO2007039694A2 - Liant hydraulique comportant un systeme ternaire d'acceleration, mortiers et betons comportant un tel liant - Google Patents

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    • C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/10—Accelerators; Activators

Definitions

  • Hydraulic binder comprising a ternary acceleration system, mortars and concretes comprising such a binder
  • the present invention relates generally to hydraulic binders based on blast furnace slag and clinker or Portland cement (slag cement) which exhibit mechanical strengths (compression) at 2 days of at least 8 MPa and preferably Classes 32.5R, 42, 5N, or 42.5 R according to EN 197-1, as well as mortars and concretes obtained from such hydraulic binders.
  • slag cement Portland cement
  • the invention relates to hydraulic binders based on slag cement containing 20 to 80% by weight of blast furnace slag, corresponding to cements of the CEM III A grades (containing 36 to 65% by weight of blast furnace slag) and CEM III B (containing 66 to 80% by weight of blast furnace slag) of the EN 197-1 standard, and comprising an acceleration additive which is a ternary system consisting of at least one alkali metal hydroxide, d at least one alkali metal sulphate and at least one source of calcium sulphate.
  • the hydraulic binders according to the invention can be manufactured in a cement plant or reconstituted at a concrete plant, by in situ mixing of clinker or Portland cement, and blast furnace slag and the constituents necessary for the ternary acceleration system. .
  • the hydraulic binders according to the invention make it possible to produce mortars and concretes at temperatures ranging from 5 ° C. to 30 ° C. and more particularly from 50 ° C. to 20 ° C. and which exhibit early mechanical strengths between 10h and 48h at least. comparable to those obtained with conventional accelerators.
  • blast furnace slag as a substitute for clinker or Portland cement (slag cement), in particular to reduce the CO2 emitted into the atmosphere per tonne of binder, represents a major economic challenge for the future.
  • slag cement generally leads to the achievement of low early mechanical strength, especially as the blast furnace slag content is high and the temperature is low, and poses problems of regularity of performance.
  • the mechanical strengths obtained at 28 days are generally sufficient.
  • accelerating additives in particular calcium salts or alkali, sodium or potassium salts, such as chlorides, nitrates, nitrites, formates and thiocyanates, are commonly used.
  • cement plant application either at the cement plant (cement plant application), or they are mixed with clinker + slag during the production of slag cement.
  • calcium and sodium chlorides are considered to be the most efficient accelerators for slag cements, but they have a very detrimental effect on the corrosion of reinforcement.
  • the object of the invention is to overcome these drawbacks while obtaining in the short term a sufficient mechanical strength, in particular for making mortars and concretes having the 2-day strengths corresponding to classes 32, 5R, 42.5 N, or 42 , 5R according to EN 197-1, or comparable to those obtained with chlorides.
  • a hydraulic slag cement binder comprising 20 to 80% by weight relative to the total weight of slag cement, a slag or a mixture of slag. blast furnace, the complement being clinker or cement
  • Portland characterized in that it comprises at least one acceleration additive which is a ternary system consisting of:
  • At least one alkali metal hydroxide in an amount such that, during mixing in the water of the hydraulic binder, the molar concentration of alkali metal hydroxide in water is 0.05 N to 0.6ON, preferably 0.2ON to 0.40N;
  • the present invention also relates to a process for producing a slag cement-based hydraulic binder comprising 20 to 80% by weight based on the total weight of slag cement of a slag or blast furnace slag mixture and the balance being clinker or Portland cement, and having a mechanical strength of at least 2 days
  • MPa and preferably meeting the classes 32, 5R, 42, 5N, or 42.5 R according to EN 197-1, as well as mortars and concretes obtained from such hydraulic binders which consists in adding to the slag cement or forming within the slag cement an accelerating additive as defined above.
  • the invention also relates to mortars and concretes comprising granulates and a hydraulic binder as defined above, in particular to such mortars and concretes which preferably have mechanical strengths at 2 days corresponding to classes 32.5R, 42.5N , or 42.5R of the EN standard
  • the alkali metal hydroxide of the ternary acceleration system according to the invention may be lithium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hydroxide or a mixture of two or more of these alkali metal hydroxides.
  • the content of alkali metal hydroxide in the ternary system and therefore in the hydraulic binder is such that, in the mixing water, the molar concentration of alkaline hydroxide is from 0.05N to 0.6ON, preferably 0.2ON. at 0.40N.
  • the mixing water represents 50% by weight relative to the weight of hydraulic binder; typically, in the case of concrete mixing water can represent from 20% to 100% by weight relative to the weight of hydraulic binder.
  • the alkali metal sulphate may be lithium sulphate, potassium sulphate, sodium sulphate or a mixture of two or more of these alkali metal sulphates.
  • the dosage of the alkali metal sulphate contained in the ternary acceleration system, and consequently in the hydraulic binder, is 0.2 to 3% relative to the total weight of the slag cement.
  • the source of calcium sulfate may be gypsum, a hemihydrate, anhydrite, or a mixture of two or more of these sources.
  • Calcium sulphate from clinker gypsum can be used as a partial or total source of calcium sulphate.
  • clinker gypsum calcium sulfate is a partial source and is associated with anhydrite.
  • the sulphate source content or mixture of sulphate sources of the ternary acceleration system and therefore of the hydraulic binder is such that the amount of calcium sulphate (CaSO 4 ) present in the binder represents 2 to 7% of the weight of the cement slag.
  • the European standard for cements EN 197-1 specifies a maximum addition of additives of 1% by weight, these additives being neither secondary constituents, nor calcium sulphate, for cements of classes CEM III A and B, the The standard also limits the content of SO 3 to 4.5% by weight maximum.
  • the contents of constituents of the ternary acceleration system according to the invention will be limited, taking into account that: the alkaline sulphate already present in the clinker must not be taken into account in the calculation; only the addition alkali sulphate is to be considered.
  • - Calcium sulphate is not counted as an additive, but it will be taken into account for the total SO 3 content.
  • the optimization of the dosage of the constituents of the ternary system takes into account the calcium sulphate and alkali sulphate contents already introduced into the concrete by the slag cement.
  • the calcium sulphate is adjusted in addition to the calcium sulphate of the cement already present. It is possible that the calcium sulphate already present in certain cements is sufficient.
  • This ternary acceleration system can be combined with any other traditional accelerator such as calcium salts or alkaline salts or with nucleation additives (seeds) which constitute preferential sites of nucleation of calcium silicates and sulfoaluminates during hydration of cement slag.
  • nucleating agents may be amorphous or crystalline calcium silicates, called CSH, alkaline earth carbonates such as CaCO 3 , alkaline earth silicates and their oxides or hydroxides.
  • Two ways are possible to optimize the dosages of the components of the ternary acceleration system: either it is done by carrying out a plan of experiment of the second degree, with three factors which are the constituents of the ternary system. The optimization is then performed using a constrained mixing plane.
  • the constraints may be, for example, a maximum level of alkali sulphate and potassium sulphate to meet the maximums specified by the EN 197-1 standard.
  • the first aims to determine the optimum alkali hydroxide dosage by performing different binary combinations with, for example, the alkali sulfate, preferably when the cement is already gypsum with calcium sulfate.
  • the second consists, using the optimum determination of the alkaline hydroxide previously determined, of making ternary combinations or the ratios and dosages between the alkaline sulphate and the calcium sulphate will be varied.
  • the optimum dosages of the constituents of the ternary accelerator system will be determined.
  • the same procedure can be followed using in the first step calcium sulphate instead of alkali sulphate, preferably when the cement is not sulphated.
  • the compressive strengths are measured at 2 days when the tests are carried out on mortars according to EN 196-1, and that one wishes to situate the performances compared to the minimum required for the classes 32.5R, 42, 5N, or 42.5R.
  • the optimization can also be done on another mortar or concrete composition, with an early maturity considered as critical, and defined, for example, between 10 and 48 hours.
  • blast furnace slag All qualities of blast furnace slag can be used to make a slag cement.
  • these blast furnace slags consist of at least 80% by weight relative to the total weight of the slag of a vitreous phase.
  • Hl index Hl
  • the blast furnace slags have a Hl index of 1, 22 to 2.
  • the hydraulic binder according to the invention makes it possible, in admixture with suitable aggregates, to obtain mortars and concretes, in particular at temperatures of from 5 ° C. to 30 ° C., preferably from 50 ° C. to 20 ° C. C, which have 2 day compressive strengths of at least 8 MPa and meet Classes 32, 5R, 42, 5N, or 42, 5R of EN 197-1 when testing carried out at 20 ° C. in accordance with EN196-1.
  • To achieve the mortars and concretes according to the invention can be used any type of granulate conventionally used for the manufacture of mortars and concretes.
  • rock aggregates eruptive, metamorphic or sedimentary rocks
  • lightweight artificial aggregates e.g., boulder aggregates, metamorphic or sedimentary rocks
  • concretes made according to the invention will comply with the requirements of the European concrete standard EN 206-1.
  • Mortars are cementitious compositions in which the diameter of the largest granulate is at most 5 mm.
  • the weight / weight ratio, hydraulic binder / granulate is generally between 1/4 and 1/2.
  • the mortars and concretes according to the invention may furthermore comprise any conventional adjuvant such as water-reducing plasticizers, superplasticizers, air entraining agents and mass-proofing agents, as defined by the NF-EN 934- standard. 2
  • any conventional adjuvant such as water-reducing plasticizers, superplasticizers, air entraining agents and mass-proofing agents, as defined by the NF-EN 934- standard. 2
  • the following examples illustrate the present invention. In the examples, unless otherwise indicated, all percentages and parts are by weight.
  • Example I The tests of Example I were carried out in mortar standardized at 20 ° C. according to EN 196-1.
  • the cement A used for these tests is composed by mixing:
  • the dosage of the components of the ternary acceleration system was limited to potassium sulphate so as not to exceed the maximum 1% of additives allowed in the slag cement by the EN 197-1, excluding the addition of calcium sulphate.
  • the ternary accelerator system is implemented as an adjuvant in a concrete plant. This makes it possible to optimize the dosage of potassium sulphate, without being limited, as to its content, by the cement standard.
  • the dosages are given in% by weight relative to the slag cement.
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.435N in the mixing water.
  • the ternary acceleration system brings in both cases a significant gain in resistance (compression) at 2 days compared to the control.
  • the compressive strengths obtained meet the requirements of EN 197-1 for classes 32.5 R and 42.5N.
  • the ternary acceleration system satisfies the 2-day mechanical resistance (compression) of class 42, 5R.
  • Example II The purpose of Example II is to compare the performances obtained with the ternary acceleration system and calcium chloride; the quantities of the components of the ternary acceleration system used are in conformity with the maximum content of additive allowed by the EN 197-1 standard. The tests were carried out with the same cement A and under the same conditions as in example I .
  • the dosages are given in% by weight relative to the slag cement.
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.435N in the mixing water.
  • Example III The tests of Example III are also carried out in standard mortar according to EN 196-1; the slag cements are composed with 30% by weight of a Portland clinker and 70% by weight of slags L1, L2, L3 of different reactivities.
  • the Portland clinker used is identical to the Portland clinker in Example I, but it has a different gypsage. It contains 1.4% gypsum, 1.2% hemihydrate and 1.0% anhydrite. These tests show that the ternary system accelerates the Portland cement and slag mixtures whatever the reactivity of the slag.
  • composition of the ternary system used Lithium hydroxide: 0.37%
  • Example IV The tests of Example IV are carried out at 20 ° C. on mortars whose behavior is equivalent to that of a ready-to-use concrete made in a plant.
  • C cement used for these tests is composed by mixing:
  • the mortars have the following composition, in kg / m 3 :
  • test pieces were placed in 4x4x16cm molds at the vibrating table.
  • the ternary acceleration system has been used here without the additional addition of calcium sulphate since the calcium sulphate present in the Portland clinker is sufficient.
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.403N in the mixing water.
  • Example V The tests of Example V are carried out at 20 ° C. with the mortar of Example IV. The purpose of these tests is to compare the performances obtained with the ternary acceleration system and the conventional accelerators commonly used.
  • Slag cement is cement C of Example IV;
  • composition of the ternary acceleration system used is identical to that of the IV-1 test of Example IV.
  • the various commercial accelerators namely calcium chloride, calcium thiocyanate and calcium nitrate, are all dosed at 0.8% by weight relative to cement C.
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.403N in the mixing water
  • Example VI The tests of Example VI were carried out at 20 ° C. with the mortar of Examples IV and V, but the Portland clinker used in the composition of the slag cement is the Portland clinker of Example I.
  • the efficiency of the ternary acceleration system is of the same order of magnitude as that of calcium chloride and slightly higher than that of other calcium salts.
  • the difference in sensitivity to accelerators is attributed to the difference in composition of the Portland clinker used, in particular the content of C3A, the free lime content and the various forms of sulphates.
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.403N in the mixing water
  • Example VII The tests of Example VII were carried out at 100 ° C. with the mortar composition and the slag cement of Example V.
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.403N in the mixing water.
  • the ternary acceleration system provides, as at 20 ° C, significant gains in strength (compression) at 2 days. Under the same conditions, the 0.8% calcium chloride control gives 3.6 MPa.
  • Example VIII The tests of Example VIII were carried out in mortar standardized at 20 ° C., according to EN 196-1, with a mixture corresponding to:
  • the lithium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.310 N in the mixing water.
  • Example IX The tests of Example IX were carried out on mortars whose behavior is equivalent to that of a ready-to-use concrete made in a plant at 20 ° C.
  • the mortars have the following composition, in kg / m 3 :
  • the cement D used for these tests is composed by mixing:
  • the ternary acceleration system has been used here without the additional addition of calcium sulphate since the calcium sulphate present in the Portland clinker is sufficient.
  • the dosages are given in% by weight relative to the slag cement.
  • the sodium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.273N in the mixing water.
  • the ternary acceleration system brings a significant gain in resistance (compression) to 1 day compared to the control.
  • Example X The tests of Example X were carried out on mortars (test X-1 to X-3) whose behavior is equivalent to that of a ready-to-use concrete made in a plant at 20 ° C. and at 100 ° C. C and on a concrete (test X-4) running at 20 ° C.
  • the cement E used for these tests is composed by mixing:
  • the ternary acceleration system has been used here without the additional addition of calcium sulphate since the calcium sulphate present in the Portland clinker is sufficient.
  • the dosages are given in% by weight relative to the slag cement.
  • the sodium hydroxide content is equivalent to a molar concentration of 0.273 N in the mixing water.
  • the mortars have a composition identical to that used in Example X.
  • the ternary acceleration system provides a significant gain in resistance (compression) at 1 day relative to the control at 20 and at 10 0 C. This gain is a little lower in this case than that obtained with an addition of sodium chloride 1 %.
  • the concrete has the following composition, in kg / m 3 :

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Abstract

L'invention concerne un liant hydraulique à base de ciment au laitier, le ciment au laitier comprenant 20 à 80 % en poids par rapport à un poids total de ciment au laitier, d'un laitier ou d'un mélange de laitiers de haut fourneau, par rapport au poids total du ciment au laitier et caractérisé en ce qu'il comprend au moins un additif d'accélération qui est un système ternaire constitué : - d'au moins un hydroxyde de métal alcalin en une quantité telle que, lors du gâchage dans l'eau du liant hydraulique, la concentration molaire en hydroxyde de métal alcalin dans l'eau est de 0,05 N à 0,60N, de préférence de 0,20N à 0,40N ; - d'au moins un sulfate de métal alcalin présent à raison de 0,2 à 3 % en poids du ciment au laitier ; et - d'au moins une source de sulfate de calcium en proportion telle que la teneur en sulfate de calcium (CaSO<SUB>4</SUB>), par rapport au poids de ciment au laitier, est de 2 à 7 %.

Description

Liant hydraulique comportant un système ternaire d'accélération, mortiers et bétons comportant un tel liant
La présente invention concerne de manière générale des liants hydrauliques à base de laitier de haut fourneau et de clinker ou de ciment Portland (ciment au laitier) qui présentent des résistances mécaniques (compression) à 2 jours d'au moins 8 Mpa et de préférence répondant aux classes 32.5R, 42, 5N, ou 42,5 R selon la norme EN 197-1 , ainsi que des mortiers et bétons obtenus à partir de tels liants hydrauliques. Plus particulièrement l'invention concerne des liants hydrauliques à base de ciment au laitier contenant 20 à 80 % en poids de laitier de haut fourneau, correspondant aux ciments des classes CEM III A (contenant 36 à 65 % en poids de laitier de haut fourneau) et CEM III B (contenant 66 à 80 % en poids de laitier de haut fourneau) de la norme EN 197-1 , et comportant un additif d'accélération qui est un système ternaire constitué d'au moins un hydroxyde de métal alcalin, d'au moins un sulfate de métal alcalin et d'au moins une source de sulfate de calcium.
Les liants hydrauliques selon l'invention peuvent être fabriqués en cimenterie ou reconstitués au niveau d'une centrale à béton, par mélange in situ de clinker ou de ciment Portland, et de laitier de haut fourneau et des constituants nécessaires au système ternaire d'accélération.
Les liants hydrauliques selon l'invention permettent de réaliser des mortiers et bétons à des températures allant de 50C à 3O0C et plus particulièrement de 50C à 2O0C et qui présentent des résistances mécaniques précoces entre 10h et 48h au moins comparable à celles obtenues avec des accélérateurs classiques.
Le développement de l'utilisation de laitier de haut fourneau en substitution au clinker ou au ciment Portland (ciment au laitier) pour réduire notamment le CO2 émis dans l'atmosphère par tonne de liant, représente un grand enjeu économique pour le futur. Mais l'utilisation de ciment au laitier, conduit généralement à l'obtention de résistances mécaniques précoces faibles, d'autant plus que la teneur en laitier de haut fourneau est élevée et la température est basse, et pose des problèmes de régularité de performances. Par contre, les résistances mécaniques obtenues à 28 jours sont généralement suffisantes. Pour pallier ces résistances mécaniques précoces insuffisantes, on utilise couramment des additifs accélérateurs, notamment des sels de calcium ou des sels alcalins, sodium ou potassium, tels que les chlorures, nitrates, nitrites, formiates, thiocyanates.
Ces additifs accélérateurs sont utilisés :
- soit au niveau de la centrale à béton (application béton), comme adjuvants, ou il est possible d'utiliser directement un ciment type CEM III A ou B , ou de réaliser in situ le mélange ciment Portland + laitier, au niveau du malaxeur.
- soit au niveau de la cimenterie (application cimenterie), ou ils sont mélangés au clinker + laitier lors de la production du ciment au laitier.
Les additifs d'accélération utilisés jusqu'à aujourd'hui ont des performances irrégulières avec les ciments au laitier, qui varient notamment en fonction du type de ciment, du lot de ciment et de la température d'application. Dans certains cas, leur impact se traduit même par une perte des résistances mécaniques aux échéances précoces contrairement à ce que l'on recherche.
En particulier, les chlorures de calcium et de sodium sont considérés comme les accélérateurs les plus performants pour les ciments au laitier, mais ils ont un effet très préjudiciable quant à la corrosion des armatures.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients tout en obtenant à court terme une résistance mécanique suffisante, en particulier pour réaliser des mortiers et bétons ayant les résistances à 2 jours répondant aux classes 32, 5R, 42,5 N, ou 42, 5R selon la norme EN 197-1 , ou comparables à celles obtenues avec les chlorures.
Les buts ci-dessus sont atteints selon l'invention par un liant hydraulique à base de ciment au laitier comprenant 20 à 80 % en poids par rapport au poids total de ciment au laitier, d'un laitier ou d'un mélange de laitiers de haut fourneau, le complément étant du clinker ou un ciment
Portland, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un additif d'accélération qui est un système ternaire constitué :
- d'au moins un hydroxyde de métal alcalin en une quantité telle que, lors du gâchage dans l'eau du liant hydraulique, la concentration molaire en hydroxyde de métal alcalin dans l'eau est de 0,05 N à 0,6ON, de préférence de 0,2ON à 0.40N ;
- d'au moins un sulfate de métal alcalin présent à raison de 0,2 à
3 % en poids du ciment au laitier ; et - d'au moins une source de sulfate de calcium en proportion telle que la teneur en sulfate de calcium (CaSO4), par rapport au poids de ciment au laitier, est de 2 à 7 %.
La présente invention concerne également un procédé pour réaliser un liant hydraulique à base de ciment au laitier, comprenant 20 à 80 % en poids par rapport au poids total de ciment au laitier d'un laitier ou d'un mélange de laitiers de haut fourneau et le complément étant du clinker ou du ciment Portland, et ayant une résistance mécanique à 2 jours d'au moins 8
MPa et de préférence répondant aux classes 32, 5R, 42, 5N, ou 42,5 R selon la norme EN 197-1 , ainsi que des mortiers et bétons obtenus à partir de tels liants hydrauliques qui consiste à ajouter au ciment au laitier ou former au sein du ciment au laitier un additif d'accélération tel que défini ci-dessus.
L'invention a encore trait à des mortiers et bétons comprenant des granulats et un liant hydraulique tel que défini ci-dessus, notamment à de tels mortiers et bétons qui présentent de préférence des résistantes mécaniques à 2 jours répondant aux classes 32.5R, 42.5N, ou 42.5R de la norme EN
197.1
1. Le système ternaire d'accélération
L'hydroxyde de métal alcalin du système ternaire d'accélération selon l'invention peut être l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de potassium, l'hydroxyde de sodium ou un mélange de deux ou plus de ces hydroxydes de métal alcalin.
La teneur en hydroxyde de métal alcalin dans le système ternaire et par conséquent dans le liant hydraulique est telle que, dans l'eau de gâchage, la concentration molaire en hydroxyde alcalin est de 0.05N à 0,6ON, de préférence de 0,2ON à 0.40N.
Lorsque les résistances mécaniques sont déterminées selon la norme EN 196-1 , l'eau de gâchage représente 50% en poids par rapport au poids de liant hydraulique; typiquement, dans le cas des bétons l'eau de gâchage peut représenter de 20% à 100% en poids par rapport au poids de liant hydraulique.
Le sulfate de métal alcalin peut être du sulfate de lithium, du sulfate de potassium, du sulfate de sodium ou un mélange de deux ou plus de ces sulfates de métal alcalin.
Le dosage du sulfate de métal alcalin contenu dans le système ternaire d'accélération, et par conséquent dans le liant hydraulique, est de 0,2 à 3 % par rapport au poids total du ciment au laitier.
La source de sulfate de calcium peut être du gypse, un semi-hydrate, de l'anhydrite ou un mélange de deux ou plusieurs de ces sources. Le sulfate de calcium de gypsage du clinker peut être utilisé comme source partielle ou totale de sulfate de calcium. De préférence, le sulfate de calcium de gypsage du clinker constitue une source partielle et est associé à de l'anhydrite.
La teneur en source de sulfate ou mélange de sources de sulfate du système ternaire d'accélération et par conséquent du liant hydraulique est telle que la quantité de sulfate de calcium (CaSO4) présent dans le liant représente 2 à 7 % du poids du ciment au laitier.
La norme européenne des ciments EN 197-1 spécifie un ajout maximum d'additifs de 1% en poids, ces additifs n'étant ni les constituants secondaires, ni le sulfate de calcium, pour les ciments des classes CEM III A et B, la norme limite aussi la teneur en SO3 à 4,5 % en poids maximum.
Lorsque le ciment au laitier est additivé directement en usine, lors de sa production, les teneurs en constituants du système ternaire d'accélération selon l'invention seront limités, en tenant compte que : - le sulfate alcalin déjà présent dans le clinker ne doit pas être pris en compte dans le calcul ; seul le sulfate alcalin d'ajout est à considérer. - le sulfate de calcium n'est pas compté en additif, mais il sera pris en compte pour la teneur en SO3 total.
Il est possible d'ajouter au ciment, lors du gypsage du clinker, une partie ou la totalité du sulfate de calcium du système d'accélération, dans la limite de la teneur maximale admissible en SO3. Le choix de la nature de la source de sulfate de calcium utilisée peut être envisagé en prévision d'une optimisation du système ternaire. Lorsque le système ternaire est utilisé au niveau d'une centrale à béton, comme un adjuvant, ces limitations ne s'appliquent pas et les dosages peuvent être augmentés.
Dans ce cas, l'optimisation du dosage des constituants du système ternaire tient compte des teneurs en sulfate de calcium et sulfates alcalins déjà introduites dans le béton par le ciment au laitier.
Dans le cas d'une application béton, le sulfate de calcium est ajusté en complément au sulfate de calcium de gypsage du ciment déjà présent. Il est possible que le sulfate de calcium déjà présent dans certains ciments soit suffisant.
Ce système ternaire d'accélération peut être associé à tout autre accélérateur traditionnel tel que les sels de calcium ou les sels alcalins ou bien à des additifs de nucléation (germes) qui constituent des sites de germination préférentiels des silicates de calcium et des sulfoaluminates au cours de l'hydratation du ciment au laitier. Ces agents de nucléation peuvent être des silicates de calcium amorphes ou cristallisés, appelés CSH, des carbonates alcalino-terreux tels que CaCO3, des silicates alcalino-terreux et leurs oxydes ou hydroxydes.
L'utilisation du système ternaire d'accélération à la place des chlorures améliore par ailleurs la tenue à la corrosion des armatures.
2. Optimisation du système ternaire d'accélération
Deux voies sont possibles pour optimiser les dosages des composants du système ternaire d'accélération : - soit elle se fait en réalisant un plan d'expérience du second degré, à trois facteurs qui sont les constituants du système ternaire. L'optimisation est alors réalisée au moyen d'un plan de mélange avec contrainte. Les contraintes pouvant être, par exemple, un taux maximum de sulfate alcalin et de sulfate de potassium pour respecter les maximums spécifiés par la norme EN 197-1.
- soit elle se fait selon un procédé en deux étapes :
- la première a pour objectif de déterminer le dosage optimum en hydroxyde alcalin en réalisant différentes combinaisons binaires avec, par exemple, le sulfate alcalin, de préférence lorsque le ciment est déjà gypse avec du sulfate de calcium. - la deuxième consiste, en utilisant le dosage optimum de l'hydroxyde alcalin précédemment déterminé, de réaliser des combinaisons ternaires ou on fera varier les ratios et dosages entre le sulfate alcalin et le sulfate de calcium. On déterminera ainsi les dosages optimum des constituants du système ternaire d'accélérateurs.
La même procédure peut être suivie en utilisant lors de la première étape, le sulfate de calcium au lieu du sulfate alcalin, de préférence lorsque le ciment n'est pas sulfaté. Avec les différents dosages testés des constituants, on mesure les résistances en compression à 2 jours lorsque les essais sont réalisés sur mortiers selon EN 196-1 , et que l'on souhaite situer les performances par rapport aux minimum requis pour les classes 32.5R, 42, 5N, ou 42.5R. L'optimisation peut également se faire sur une autre composition de mortier ou sur béton, à une échéance précoce considérée comme critique, et définie, par exemple, entre 10 et 48 heures.
3. Les laitiers de haut fourneau
Toutes les qualités de laitier de haut fourneau sont utilisables pour composer un ciment au laitier.
Typiquement, ces laitiers de haut fourneau sont constitués d'au moins 80% en poids par rapport au poids total du laitier d'une phase vitreuse.
Les constituants chimiques principaux de ces laitiers ainsi que leurs proportions en pourcent en poids par rapport au poids total du laitier sont indiqués ci-après :
SiO2 28 à 40 %
CaO 31 à 47 %
AI2O3 g à 17 %
MgO 0 à 16%
TiO2 0 à 12 %
Les teneurs des différents constituants peuvent être ajustées en mélangeant plusieurs laitiers de haut fourneau. Les laitiers de haut fourneau peuvent être plus ou moins réactifs. Cette réactivité est caractérisée par l'indice d'hydraulicité Hl (Hydraulic Index) défini par la formule :
Hl = (CaO + MgO + AI2O3)/ (SiO2 )
qui permet un classement selon le degré de réactivité.
L'Indice d'hydraulicité a été présenté, au même titre que plusieurs autres indices de réactivité des laitiers dans les publications de H. G. Smolczyk au Congrès International de la Chimie des ciments à Paris 1980, VoM . Thème 3.
Typiquement, les laitiers de haut fourneau ont un Indice d'hydraulicité Hl de 1 ,22 à 2 .
Comme indiqué, le liant hydraulique selon l'invention permet, en mélange avec des granulats appropriés, d'obtenir des mortiers et bétons, en particulier à des températures de 50C à 3O0C, de préférence de 50C à 2O0C, qui présentent des résistances à la compression à 2 jours d'au moins 8 MPa et répondent aux classes 32, 5R, 42, 5N, ou 42, 5R de la norme EN 197- 1 lorsqu'il s'agit d'essais réalisés à 2O0C selon EN196-1. Pour réaliser les mortiers et bétons selon l'invention on peut utiliser tout type de granulat classiquement utilisé pour la fabrication des mortiers et bétons.
A titre d'exemple, on peut citer les granulats de roches (roches éruptives, métamorphiques ou sédimentaires) et les granulats artificiels légers.
Typiquement, les bétons réalisés selon l'invention seront conformes aux exigences de la norme béton européenne EN 206-1.
Les mortiers sont des compositions cimentaires dans lesquelles le diamètre du plus gros granulat est au maximum de 5mm. Pour ces compositions, le rapport poids/poids, liant hydraulique / granulat, est généralement compris entre 1/4 et 1/2.
Les mortiers et bétons selon l'invention peuvent comporter en outre tout adjuvant classique tel que des plastifiants-réducteurs d'eau, des superplastifiants, des entraîneurs d'air, des hydrofuges de masse, tels que définis par la norme NF - EN 934-2 Les exemples suivants illustrent la présente invention. Dans les exemples, sauf indication contraire, tous les pourcentages et parties sont exprimés en poids.
Exemple I
Les essais de l'exemple I ont été réalisés en mortier normalisé à 2O0C selon EN 196 - 1.
Le dosage en eau est défini par le ratio eau/ ciment au laitier = 0,50. Le ciment A utilisé pour ces essais est composé en mélangeant :
- 70 % poids d'un laitier de réactivité moyenne, ayant un indice d'hydraulicité Hl de 1 ,51.
- 30 % poids d'un clinker Portland contenant 70% d'alité (C3S), 12,4% de bélite (C2S), 9,8% d'aluminate (C3A) et 1.1% de ferrites (C4AF). Il contient 1 ,4 % de gypse et 1 ,2% de semi-hydrate et 0,6% de sulfate alcalin.
- Dans l'essai ( 1-1 ), le dosage des composants du système ternaire d'accélération a été limité en sulfate de potassium pour ne pas dépasser le 1%, maximum d'additifs, permit au niveau du ciment au laitier par la norme EN 197-1 , hors ajout du sulfate de calcium.
- Dans l'essai (I-2), le système ternaire d'accélérateurs est mis en œuvre comme un adjuvant en centrale à béton. Ceci permet d'optimiser le dosage du sulfate de potassium, sans être limité, quant à sa teneur, par la norme ciment.
- On peut envisager des exemples à l'optimum de sulfatage répondant aux normes ciments, notamment avec des ciments plus riches en sulfate alcalin.
Dans tous les exemples, les dosages sont donnés en % poids par rapport au ciment au laitier. La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0.435N dans l'eau de gâchage.
Figure imgf000009_0001
Le système ternaire d'accélération apporte dans les deux cas un gain significatif de résistance (compression) à 2 jours par rapport au témoin. Les résistances en compression obtenues satisfont aux exigences de la norme EN 197-1 pour les classes 32,5 R et 42.5N.
On réalise les mêmes essais (I-3) avec un ciment B composé en mélangeant :
50% en poids d'un laitier ayant un Hl de 1 ,89 50 % en poids de clinker Portland de la composition du ciment A.
Les résultats obtenus sont les suivants :
Figure imgf000010_0001
Le système ternaire d'accélération permet de satisfaire à la résistance mécanique (compression) à 2 jours de la classe 42, 5R.
Exemple II
L'exemple II a pour but de comparer les performances obtenues avec le système ternaire d'accélération et le chlorure de calcium ; les quantités des composants du système ternaire d'accélération utilisées sont en conformité avec la teneur maximale en additif permise par la norme EN 197- 1. Les essais ont été réalisés avec le même ciment A et dans les mêmes conditions que dans l'exemple I.
Dans tous les essais, les dosages sont donnés en % poids par rapport au ciment au laitier. La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0.435N dans l'eau de gâchage.
Figure imgf000010_0002
Les résultats obtenus mettent en évidence que la résistance mécanique (compression) obtenue à 2 jours avec le système ternaire d'accélération est légèrement supérieure à celle obtenue avec du chlorure de calcium ; elle satisfait au minima requis par la norme EN 197-1 pour les classes 32,5 R et 42.5N.
Exemple III
Les essais de l'exemple III sont réalisés également en mortier normalisé selon EN 196 -1 ; les ciments au laitier sont composés avec 30% en poids d'un clinker Portland et 70% en poids de laitiers L1, L2, L3 de différentes réactivités.
Le clinker Portland utilisé est identique au clinker Portland dans l'exemple I, mais il a un gypsage différent. Il contient 1 ,4 % de gypse, 1 ,2% de semi-hydrate et 1 ,0 % d'anhydrite. Ces essais montrent que le système ternaire accélère les mélanges de ciment Portland et de laitier quelle que soit la réactivité du laitier.
Composition du système ternaire mis en œuvre : Hydroxyde de lithium : 0,37%
(en poids par rapport au ciment au laitier). Sulfate de potassium : 0,95 % Anhydrite : 1 ,65 %
Figure imgf000011_0001
Les résultats obtenus mettent en évidence la polyvalence du système ternaire d'accélération qui donne, avec différents laitiers, des performances mécaniques équivalentes, voire meilleures à celles obtenues avec le chlorure de calcium. Exemple IV
Les essais de l'exemple IV sont réalisés à 2O0C sur des mortiers dont le comportement est équivalent à celui d'un béton prêt à l'emploi fait en centrale.
Le ciment C utilisé pour ces essais est composé en mélangeant :
- 65,4 % en poids de clinker Portland contenant 67% d'alité (C3S), 13% de bélite (C2S), 5,3% d'aluminate (C3A) et 7% de ferrites (C4AF).
Il contient :
- 2,7 % de gypse et 1 ,4% de semi-hydrate et 0,52% de sulfate alcalin soluble.
- 34,6 % en poids de laitier de haut fourneau, ayant un indice d'hydraulicité Hl de 1 ,84.
Les mortiers ont la composition suivante, en kg/m3 :
- 572 kg/m3 de ciment C
- 11458 kg/m3 de granulat 0/4mm siliceux Palvadeau.
- 309 kg/m3 d'eau.
Les éprouvettes ont été mises en place dans des moules 4x4x16cm à la table vibrante.
Le système ternaire d'accélération a été utilisé ici sans ajout supplémentaire de sulfate de calcium car le sulfate de calcium présent dans le clinker Portland est suffisant.
Figure imgf000012_0001
La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0.403N dans l'eau de gâchage.
Ces exemples montrent les gains de résistances (compression) à 2 jours à 2 stades d'optimisation du mélange accélérateur.
Exemple V
Les essais de l'exemple V sont réalisés à 2O0C avec le mortier de l'exemple IV. Ces essais ont pour but de comparer les performances obtenues avec le système ternaire d'accélération et les accélérateurs classiques couramment utilisés.
Le ciment au laitier est le ciment C de l'exemple IV ;
La composition du système ternaire d'accélération utilisée est identique à celle de l'essai IV- 1 de l'exemple IV.
Il n'y a pas d'ajout supplémentaire de sulfate de calcium car le sulfate de calcium présent dans le clinker Portland est suffisant.
Les différents accélérateurs du commerce, à savoir le chlorure de calcium, le thiocyanate de calcium, le nitrate de calcium, sont tous dosés à 0 ,8% en poids par rapport au ciment C.
Figure imgf000013_0001
La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0.403N dans l'eau de gâchage
Ces accélérateurs n'améliorent pas significativement les résistances par rapport au témoin qui est de 11 ,8 MPa contrairement au système ternaire.
Exemple Vl
Les essais de l'exemple Vl ont été réalisés à 2O0C, avec le mortier des exemples IV et V, mais le clinker Portland entrant dans la composition du ciment au laitier est le clinker Portland de l'exemple I.
Dans cette série, l'efficacité du système ternaire d'accélération est du même ordre de grandeur que celle du chlorure de calcium et légèrement supérieure à celle des autres sels de calcium. Par rapport à l'exemple V, la différence de sensibilité aux accélérateurs est attribuée à la différence de composition du clinker Portland utilisé, en particulier la teneur en C3A, la teneur en chaux libre et les différentes formes de sulfates.
Figure imgf000014_0001
La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0.403N dans l'eau de gâchage
Exemple VII
Les essais de l'exemple VII ont été réalisés à 1O0C avec la composition de mortier et le ciment au laitier de l'exemple V.
Figure imgf000014_0002
La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0.403N dans l'eau de gâchage.
Le système ternaire d'accélération apporte, comme à 2O0C, des gains significatifs de résistance (compression) à 2 jours. Dans les mêmes conditions, le témoin à base de chlorure de calcium à 0,8%, donne 3,6 MPa. Exemple VIII
Les essais de l'exemple VIII ont été réalisés en mortier normalisé à 2O0C, selon EN 196 - 1 , avec un mélange correspondant à :
- 70% poids d'un laitier de réactivité moyenne, ayant un indice d'hydraulicité Hl de 1 ,84.
- 30 % poids d'un clinker Portland contenant 70% d'alité (C3S), 12,4% de bélite (C2S), 9,8% d'aluminate (C3A) et 1 ,1% de ferrites (C4AF). Il contient 1 ,4 % de gypse et 1 ,2% de semi-hydrate et 0,6% de sulfate alcalin.
Il illustre la possibilité d'utiliser différents hydroxydes tels que l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de potassium ou de l'hydroxyde de sodium et toutes les sources d'hydroxyde obtenues à partir d'un mélange.
Figure imgf000015_0001
La teneur en hydroxyde de lithium équivaut à une concentration molaire de 0,310 N dans l'eau de gâchage.
Exemple IX
Les essais de l'exemple IX ont été réalisés sur des mortiers dont le comportement est équivalent à celui d'un béton prêt à l'emploi fait en centrale à 2O0C.
Les mortiers ont la composition suivante, en kg/m3:
- 604 kg/m3 de ciment D
- 1438 kg/m3 de granulat 0/5mm Brighton Pit
- 4,83 kg/m3 d'adjuvant
- 276 kg/m3 d'eau. Le dosage en eau est défini par le ratio eau/ciment au laitier = 0,51. Le ciment D utilisé pour ces essais est composé en mélangeant :
- 20% poids d'un laitier de réactivité moyenne, ayant un indice d'hydraulicité Hl de 1 ,70.
- 80% poids d'un clinker Portland contenant 53% d'alité (C3S), 20% de bélite (C2S), 6% d'aluminate (C3A) et 9% de ferrites (C4AF0. Il contient 1 ,8% de gypse et 0,2% de semi-hydrate et 1 ,35% de sulfate alcalin.
Le système ternaire d'accélération a été utilisé ici sans ajout supplémentaire de sulfate de calcium car le sulfate de calcium présent dans le clinker Portland est suffisant.
Dans tous les essais, les dosages sont donnés en % poids par rapport au ciment au laitier. La teneur en hydroxyde de sodium équivaut à une concentration molaire de 0.273N dans l'eau de gâchage.
Figure imgf000016_0001
Le système ternaire d'accélération apporte un gain significatif de résistance (compression) à 1 jour par rapport au témoin.
Exemple X
Les essais de l'exemple X ont été réalisés sur des mortiers (essai X- 1 à X-3) dont le comportement est équivalent à celui d'un béton prêt à l'emploi fait en centrale à 2O0C et à 1O0C et sur un béton (essai X-4) courant à 2O0C.
Le ciment E utilisé pour ces essais est composé en mélangeant :
-35% poids du laitier de l'exemple IX.
- 65% poids du clinker de l'exemple IX.
Le dosage en eau est défini par le ratio eau efficace / ciment au laitier = 0,44. Le système ternaire d'accélération a été utilisé ici sans ajout supplémentaire de sulfate de calcium car le sulfate de calcium présent dans le clinker Portland est suffisant.
Dans tous les essais, les dosages sont donnés en % poids par rapport au ciment au laitier. La teneur en hydroxyde de sodium équivaut à une concentration molaire de 0,273 N dans l'eau de gâchage.
Les mortiers ont une composition identique à celle utilisée dans l'exemple X.
Figure imgf000017_0001
Le système ternaire d'accélération apporte un gain significatif de résistance (compression) à 1 jour par rapport au témoin à 20 et à 1O0C. Ce gain est un peu inférieur dans ce cas à celui obtenu avec un ajout de chlorure de sodium 1%.
Le béton a la composition suivante, en kg/m3:
- 350 kg/m3 de ciment D
- 800 Kg/m3 de granulat 0-5mm Brighton Pit
- 605 Kg/m3 de granulat 4-20 Point Anne
- 495 Kg/m3 de granulat 12-20mm Point Anne
- 2,83 Kg/m3 d'adjuvant
- 167 Kg/m3 d'eau
Figure imgf000018_0001
Le gain de résistance à 1 jour observé sur mortier est confirmé sur une formule de béton courant à 2O0C.

Claims

REVENDICATIONS
1. Liant hydraulique à base de ciment au laitier, le ciment au laitier comprenant 20 à 80 % en poids par rapport à un poids total de ciment au laitier, d'un laitier ou d'un mélange de laitiers de haut fourneau, par rapport au poids total du ciment au laitier et caractérisé en ce qu'il comprend au moins un additif d'accélération qui est un système ternaire constitué :
- d'au moins un hydroxyde de métal alcalin en une quantité telle que, lors du gâchage dans l'eau du liant hydraulique, la concentration molaire en hydroxyde de métal alcalin dans l'eau est de 0.05N à 0,6ON, de préférence de 0,2ON à 0.40N ;
- d'au moins un sulfate de métal alcalin présent à raison de 0,2 à 3% en poids du ciment au laitier ; et
- d'au moins une source de sulfate de calcium en proportion telle que la teneur en sulfate de calcium (CaSO4), par rapport au poids de ciment au laitier, est de 2 à 7 %.
2. Liant hydraulique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le laitier de haut fourneau comprend une phase vitreuse représentant plus de 80% en poids du laitier de haut fourneau.
3. Liant hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le laitier de haut fourneau comprend, exprimé en poids par rapport au poids total du laitier de haut fourneau 28 à 40 % SiO2, 31 à 47 % CaO, 9 à 17 % AI2O3, 0 à 16% MgO, et 0 à 12 % TiO2.
4. Liant hydraulique selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'indice d'hydraulicité Hl (CaO + MgO + AI2O3)/ (SiO2) dans le laitier de haut fourneau est de 1 ,22 à 2.
5. Liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est choisi parmi l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium et leurs mélanges.
6. Liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le sulfate de métal alcalin de l'agent d'accélération est choisi parmi le sulfate de lithium, le sulfate de sodium, le sulfate de potassium et leurs mélanges.
7. Liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source de sulfate de calcium est choisie parmi le sulfate de calcium, le gypse, les semi-hydrates, l'anhydrite et leurs mélanges, de préférence l'anhydrite ou des mélanges de gypse, de semi-hydrates et d'anhydrite.
8. Liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ciment au laitier satisfait à la définition d'un ciment des classes CEM NI/A ou CEM Ill/B selon la norme EN 197-1.
9. Liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il présente une résistance mécanique à la compression à 2 jours d'au moins 8 MPa et de préférence répondant aux classes 32.5R, 42.5N, ou 42.5R selon la norme EN 197-1.
10. Mortier ou béton comprenant des granulats et un liant hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
11. Mortier selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il présente une résistance mécanique à 2 jours répondant aux classes 32,5 R, 42.5N, ou 42,5R de la norme EN 197-1.
12. Procédé pour réaliser un liant hydraulique à base de ciment au laitier comprenant 20 à 80 % en poids par rapport au poids total de ciment au laitier d'un laitier ou d'un mélange de laitiers de haut fourneau, le complément étant du clinker, et ayant une résistance mécanique à la compression à 2 jours d'au moins 8 MPa qui consiste à ajouter au ciment au laitier ou former au sein du ciment au laitier au moins un additif d'accélération qui est un système ternaire constitué : - d'au moins un hydroxyde de métal alcalin en une quantité telle que, lors du gâchage dans l'eau du liant hydraulique, la concentration molaire en hydroxyde de métal alcalin dans l'eau est de 0,05 N à 0,6ON, de préférence de 0,2ON à 0.40N ;
- d'au moins un sulfate de métal alcalin présent à raison de 0,2 à 3% en poids du ciment au laitier ; et
- d'au moins une source de sulfate de calcium en proportion telle que la teneur en sulfate de calcium (CaSO4), par rapport au poids de ciment au laitier, est de 2 à 7 %.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le laitier de haut fourneau comprend une phase vitreuse représentant plus de 80 % en poids du laitier de haut fourneau.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le laitier de haut fourneau comprend, exprimé en poids par rapport au poids total du laitier de haut fourneau 28 à 40 % SiO2, 3 à 47 % CaO, 9 à 17 % AI2O3, MgO à 16% , et 0 à 12 % TiO2.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que l'indice d'hydraulicité Hl = (CaO + MgO + AI2O3)/ (SiO2) du laitier de haut fourneau est de 1 ,22 à 2.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que l'hydroxyde de métal alcalin est choisi parmi l'hydroxyde de lithium, l'hydroxyde de sodium, l'hydroxyde de potassium et leurs mélanges.
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 16, caractérisé en ce que le sulfate de métal alcalin de l'agent d'accélération est choisi parmi le sulfate de lithium, le sulfate de sodium, le sulfate de potassium et leurs mélanges.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 17, caractérisé en ce que la source de sulfate de calcium est choisie parmi le sulfate de calcium, le gypse, les semi-hydrates, l'anhydrite et leurs mélanges, de préférence l'anhydrite ou des mélanges de gypse, de semi-hydrates et d'anhydrite.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 18, caractérisé en ce que le ciment au laitier satisfait à la définition des classes
CEM Ml/A ou CEM Ill/B selon la norme EN 197-1.
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PL06831239T PL1931604T3 (pl) 2005-09-28 2006-09-27 Spoiwo hydrauliczne obejmujące trójskładnikowy układ przyspieszenia, zaprawy i betony zawierające takie spoiwo

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009106904A1 (fr) * 2008-02-29 2009-09-03 Vakhtang Kankava Liant à haute résistance
WO2013008082A1 (fr) 2011-07-08 2013-01-17 Holcim Technology Ltd Liant hydraulique
US9034098B2 (en) 2011-01-28 2015-05-19 Lafarge Hydraulic binder with low clinker content
WO2024256748A1 (fr) * 2023-06-12 2024-12-19 Betolar Oyj Liant cimentaire contenant des ggbfs élevés, béton et procédé

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8609595B2 (en) 2005-09-09 2013-12-17 Halliburton Energy Services, Inc. Methods for determining reactive index for cement kiln dust, associated compositions, and methods of use
US8505630B2 (en) 2005-09-09 2013-08-13 Halliburton Energy Services, Inc. Consolidating spacer fluids and methods of use
WO2010143630A1 (fr) * 2009-06-09 2010-12-16 株式会社竹中工務店 Composition de boue destinée à l'amélioration des sols contenant un ciment au laitier de haut-fourneau et procédé de préparation d'une boue sol-ciment utilisant celle-ci
FR2952050B1 (fr) 2009-11-05 2012-12-14 Saint Gobain Weber France Liants pour materiaux de construction
IT1397187B1 (it) * 2009-11-30 2013-01-04 Italcementi Spa Legante idraulico comprendente una loppa d'altoforno macinata.
WO2011134025A1 (fr) * 2010-04-29 2011-11-03 Boral Cement Limited Ciment à faible teneur en co2
CN102145988A (zh) * 2011-04-12 2011-08-10 康伟 一种干粉砂浆及其制备方法
FR2986523B1 (fr) * 2012-02-03 2014-01-17 Lafarge Platres Nouvelle chape a base de sulfate de calcium
WO2013119826A1 (fr) * 2012-02-07 2013-08-15 Massachusetts Institute Of Technology Compositions d'hydrate de ciment et procédés de synthèse
US8997578B2 (en) * 2012-10-26 2015-04-07 Halliburton Energy Services, Inc. Methods for determining reactive index for cementitious components, associated compositions, and methods of use
RU2539450C2 (ru) * 2013-03-22 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Череповецкий государственный университет" Бетонная смесь
AU2013403634B2 (en) * 2013-10-21 2016-09-08 Envirocem, S.L. Lightweight concretes and mortars
CN104293329B (zh) * 2014-09-24 2017-05-03 中国石油大学(华东) 高温固井材料体系及组成
ITUB20155005A1 (it) * 2015-10-23 2017-04-23 Italcementi Spa Materiali di attrito migliorati per pastiglie frenanti a base di composizioni leganti e relative pastiglie frenanti
FR3051461B1 (fr) * 2016-05-18 2018-05-18 Saint-Gobain Weber Liant a base de derives d'aluminosilicate de calcium pour materiaux de construction
FR3059320A1 (fr) * 2016-11-28 2018-06-01 Eqiom Composition de genie civil comportant au moins un sel comme activateur d`hydratation
EP4118051A1 (fr) * 2020-03-13 2023-01-18 Sika Technology AG Liant hydraulique à base de laitier, composition sèche de mortier comprenant ce liant et système d'activation d'un liant à base de laitier
WO2021204384A1 (fr) * 2020-04-08 2021-10-14 Ecocem Materials Limited Composition de liant comprenant un polymère réducteur d'eau et un ion chaotrope et son utilisation pour améliorer l'efficacité du superplastifiant dans les ciments activés par les alcalis
BR112022020409A2 (pt) * 2020-04-08 2022-11-22 Ecocem Mat Limited Sistema de ativação, incluindo pelo menos um sal metálico alcalino e carbonato de cálcio e/ou magnésio para ativação de escória de alto-forno granulado triturado e ligante compreendendo-a para a preparação de composição de argamassa ou concreto
DE102021116928A1 (de) * 2021-06-30 2023-01-05 Metten Technologies Gmbh & Co. Kg Betonelement und Verfahren zu seiner Herstellung
EP4174044A1 (fr) 2021-10-28 2023-05-03 Saint-Gobain Weber France Procédé de fabrication d'un liant pour un mortier
EP4174045A1 (fr) 2021-10-28 2023-05-03 Saint-Gobain Weber France Liant et compositions de mortier

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4715896A (en) * 1986-08-04 1987-12-29 Standard Slag Cement Cementitious binder for consolidated fill
WO1991019687A1 (fr) * 1990-06-19 1991-12-26 Mitsubishi Mining And Cement Co., Ltd. Composition a durcissement rapide
US5499677A (en) * 1994-12-23 1996-03-19 Shell Oil Company Emulsion in blast furnace slag mud solidification
FR2777274B1 (fr) * 1998-04-09 2000-06-23 Mecaroute Procede de fabrication d'infrastructures a base de laitier vitrifie de haut-fourneau et additif utilise
US6409819B1 (en) * 1998-06-30 2002-06-25 International Mineral Technology Ag Alkali activated supersulphated binder
JP2004500301A (ja) * 2000-02-18 2004-01-08 ウィリー・ダブリュー・ストループ キューポラスラグ・セメント混合物およびその製造方法
CN1381417A (zh) * 2001-04-23 2002-11-27 孙立朝 复合硅酸盐抗渗水泥
CN1396136A (zh) * 2001-07-13 2003-02-12 王绍华 复合硅酸盐水泥

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009106904A1 (fr) * 2008-02-29 2009-09-03 Vakhtang Kankava Liant à haute résistance
US9034098B2 (en) 2011-01-28 2015-05-19 Lafarge Hydraulic binder with low clinker content
WO2013008082A1 (fr) 2011-07-08 2013-01-17 Holcim Technology Ltd Liant hydraulique
WO2024256748A1 (fr) * 2023-06-12 2024-12-19 Betolar Oyj Liant cimentaire contenant des ggbfs élevés, béton et procédé

Also Published As

Publication number Publication date
ATE427292T1 (de) 2009-04-15
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FR2891270B1 (fr) 2007-11-09

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