WO2011128526A1 - Nouveau systeme liant hydraulique a base de silicate alcalin en solution aqueuse - Google Patents

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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26—Silicates of the alkali metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C09D1/02—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates
    • C09D1/04—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances alkali metal silicates with organic additives

Definitions

  • the present invention relates to a novel binder system comprising an alkali silicate in aqueous solution, of the general formula nSiO 2, Me 2 O, Me being an alkali metal and n being between 0.5 and 4, a surfactant in aqueous solution, and a natural triglyceride.
  • the triglyceride is emulsified in the sodium silicate in solution, then said silicate is crosslinked in the form of a solid phase by means of the in situ hydrolysis of the triglyceride.
  • the invention also relates to the process for preparing the binder system.
  • the invention further relates to the uses of this binder system for coating, agglomerating, coating, encapsulating or consolidating solids of any granular, platelet or fibrous, mineral, vegetable or animal form, for improving, modifying, or enhancing the physical and mechanical engineering of these materials, in particular for applications in the field of building materials, in the building and public works sectors, whether they are carried out on the surface or underground.
  • the alkali silicate in solution is impregnated on the sand before shaping, the mold is made from a model, then consolidated by the passage of carbon dioxide which percolates through the shaped sand, and by acid reaction.
  • -based with silicate allows the formation in situ of a silica gel which strongly binds the grains of sand between them.
  • an acid gas (CO2) to crosslink the alkali silicate is limited to a few applications where this operation is possible and requires a good permeability of the system to be consolidated, which considerably reduces the field of possible applications.
  • Another known form of use of the gelation of silicates by an acid releasing system is implemented in the activity of Building and Public Works (BTP).
  • BTP Building and Public Works
  • This technique called "soil consolidation" consists of injecting into the soil, before excavation work for example, a solution of sodium silicate supplemented with an organic ester.
  • the organic ester hydrolyses slowly in the silicate because of the alkalinity of the silicate, and releases an acid which causes silicate gelation by neutralization and creation of Si-O-Si bonds.
  • the advantage of this ester-based system is the delay effect obtained, due to the slow hydrolysis, which allows the injection of the mixture before it is set.
  • esters which function well in this methodology are short esters, in particular the methyl diesters of adipic, succinic or glutaric diacids, or of their mixture whose ability to hydrolyze in an alkaline medium allows the setting up of the gelation.
  • esters or short diesters such as those used in the prior art have the disadvantage of coming from petrochemistry.
  • the present invention therefore relates to a system using long esters, non-methyl, of natural origin, animal or vegetable, to obtain the gelation of silicates in solution.
  • the byproducts of the hydrolysis of triglycerides are fatty acids, which are obtained in salified form by the alkalinity of the silicate, having long carbon chains (between 8 and 22 carbon atoms) which have the property of provide water-repellent effects and therefore water resistance, or even waterproofing, especially in the presence of calcium salts.
  • it is calcium soaps, particularly hydrophobic, which are obtained.
  • the invention allows the use of heavy esters to obtain the gelation of alkali silicates, and especially the use of triglycerides of natural origin, animal, or preferably of plant origin.
  • This object is achieved according to the invention by implementing the following system, resulting from the combination of 3 constituents: a) an alkali silicate in aqueous solution.
  • This liquid mixture must be vigorously mixed by any known mechanical means, before being used as a binder. It can also advantageously be heated between 50 and 80 ° C.
  • the alkali silicate solution represents between 55% and 99% by weight.
  • the surfactant solution represents between 0.5% and 15% by weight.
  • the natural triglyceride represents between 0.5 and 30% by weight
  • Additional products may optionally be added to these 3 components, such as calcium salts or divalent salts, soluble or insoluble, alkali carbonates and / or bicarbonates, organomineral silicates such as siliconates, comprising Si-CH 3 bonds and also Si-OMe, Me being an alkali metal, to obtain a reinforcement of the desired properties, but they do not constitute the core of the invention.
  • the alkali silicate solution is therefore the component that will be the basis of gelation and consolidation, by acid-base neutralization of Si-OMe terminations, and creation of "bridging" Si-O-Si bonds.
  • Sodium silicate solutions of general formula will be preferred
  • concentration of the aqueous solution is between 1% and 55% and preferably between 30 and 50%.
  • the preferred ratio n is from 2 to 3.5.
  • emulsifying surfactant is meant a commercial product in aqueous solution, containing between 1 and 60% of solids, selected from miscible products and compatible with alkali silicate solutions, that is to say able to mix with solutions alkali silicate concentrates, and the list is rather limited because the water / alkali silicate system is a particular medium where the availability of water is low.
  • An amphoteric surfactant in aqueous solution is preferably used, in particular Mirataine H2CHA® (registered trademark of Rhodia) or a product chosen from alkylpolyglucosides, in particular Glucopon CS 600® or Plantaren® (registered trademarks of Henkel). ) or among the fatty acid sucro-esters, without this list being limiting, the selection criterion being the miscibility with the concentrated solutions of alkali silicates.
  • Triglyceride of natural origin is understood to mean fatty substances of animal or vegetable origin, but preferably those of plant origin, and preferably those which are liquid at ambient temperature.
  • any plant product especially residual, still containing triglycerides and / or free acids associated with these triglycerides may be used in the context of the invention.
  • a temperature greater than ambient temperature that is to say between 20 ° C. and 100 ° C. and preferably between 40 ° C. and 80 ° C., while less than 15 minutes, but preferably for more than 30 minutes, will make it possible to accelerate the setting phenomenon of the mixture and to increase its mechanical and physical properties, in particular the properties of resistance to water or moisture.
  • the hydrolysis of the triglyceride thus takes place, causing the crosslinking and the gelling of the alkali silicate, favored by the very large increase of the exchange surface between the aqueous phase, ie the alkaline silicate, and the organic phase. constituted by the triglyceride, this being due to its emulsification by the surfactant.
  • the invention also relates to the use of this gelling and binder system in all applications where it is necessary to coat, cover, treat a surface to give it a new or improved property. But the invention will be better understood thanks to the description of the following examples of implementation .... EXAMPLE 1
  • the following mixture (A) is prepared by introducing into a vertical mixing mixer of the paint mixer type, and in the indicated order:
  • the mixture is then deposited in a standard polystyrene mold having dimensions 4x4x16 cm, packed and allowed to take the system for 24 hours in a chamber heated to 60 ° C before demolding.
  • An object of high mechanical strength is obtained, which allows the water to filter and which resists without loss of properties to immersion in a large volume of water for 1 week.
  • the following mixture (B) is prepared by introducing into an axis mixer vertical type paint mixer:
  • the mixture is then deposited in a standard polystyrene mold having dimensions 4x4x16 cm, packed and allowed to take the system for 24 hours in a chamber heated to 60 ° C before demolding.
  • the following mixture (C) is prepared by introducing into a vertical mixer of the paint mixer type:
  • 250 g of the mixture (A) are then incorporated into 750 g of dry wood chips using a rotating drum until homogeneous.
  • the mixture is then deposited in a standard polystyrene mold having dimensions 4x4x16 cm, packed and put under low pressure, and then allowed to take the system for 24 hours in a chamber heated to 80 ° C before demolding.
  • test piece of good mechanical strength is obtained, which is very resistant to immersion in water and retains its cohesive properties without showing a tendency to a water uptake.
  • the material thus obtained based on wood chips, has a very good resistance to ignition, the binding and coating system of chips being essentially based on gelled silicate, that is to say unfit for s' to ignite because of its mineral and refractory character. Prolonged exposure to the flame of a butane gas lamp does not cause ignition of the material.
  • the invention also relates to the uses of this binding and crosslinking system for agglomerating, coating, encapsulating or consolidating granular or fibrous materials, vegetable, animal or mineral, to improve, modify, or enhance the physical properties and mechanical of these materials.
  • the objectives of these treatments may be, among others, and without this list being limited, to obtain consolidated objects in the form of panels, sheets, mats, surface coatings for the purpose of protecting them, of water-repellent, of fireproofing them, compatibilizing them with mineral or organic matrices, and more generally modifying or improving their mechanical and physicochemical properties.
  • the binder system according to the invention for agglomerating, coating, encapsulating or consolidating granular or fibrous materials, plant, animal or mineral, the application on the finished object, whatever its nature at a temperature above room temperature, that is to say between 20 ° C and 100 ° C and preferably between 40 ° C and 80 ° C, for at least 15 minutes, but preferably for longer 30 minutes, will accelerate the phenomenon of setting the mixture and increase its mechanical and physical properties, including properties of resistance to water or moisture.
  • the sectors of activity most concerned with the application of the invention will be all the building sectors, and in particular those of the second work, the sound or heat insulation, the insulator being able to be brought in granular non-agglomerated form, or in the form of prefabricated panels or plies, or spray-applied in the form of a projectable concentrated suspension, the public works sectors, whether they are carried out on the surface or underground, such as pavements or pedestrian zone developments in sand agglomeration, strengthening and consolidation of basements before excavation or tunneling work, the foundry sector and the creation of agglomerated sand molds, without this list of areas of application being considered as exhaustive or limiting ...
  • An application particularly interesting is the superficial consolidation of moving or sandy soils, in a desert environment, to limit local natural erosion by strong winds. This superficial consolidation effect may allow more effective reforestation if it is applied around the seedlings, thus ensuring their stability and recovery during the first weeks after re-implantation.
  • friable natural outcrops can be stabilized against wind erosion, particularly asbestos outcrops, which are particularly dangerous for human health.

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Abstract

La présente invention concerne un nouveau système liant comprenant un silicate alcalin en solution aqueuse, de formule générale nSiO2, Me2O, Me étant un métal alcalin et n étant compris entre 0,5 et 4, un tensioactif en solution aqueuse, et un triglycéride naturel. Le triglycéride est émulsifié au sein du silicate de sodium en solution, et ledit silicate est réticulé sous forme d'une phase solide grâce à l'hydrolyse in situ du triglycéride. L'invention concerne aussi l'utilisation du nouveau système liant et de son procédé de fabrication pour recouvrir, agglomérer, enrober, lier toute matière solide divisée, minérale ou végétale, granulaire ou fibreuse, en vue d'obtenir une modification de ses propriétés de surface, ou une consolidation des matériaux divisés, ou des éléments préfabriqués, ou en vue d'être projetée sur toutes surfaces solides, notamment dans les activités du bâtiment, de la construction et des travaux publics.

Description

NOUVEAU SYSTEME LIANT HYDRAULIQUE
A BASE DE SILICATE ALCALIN EN SOLUTION AQUEUSE
La présente invention concerne un nouveau système liant comprenant un silicate alcalin en solution aqueuse, de formule générale nSi02, Me20, Me étant un métal alcalin et n étant compris entre 0,5 et 4, un tensioactif en solution aqueuse, et un triglycéride naturel. Le triglycéride est émulsifié au sein du silicate de sodium en solution, puis ledit silicate est réticulé sous forme d'une phase solide grâce à l'hydrolyse in situ du triglycéride.
L'invention concerne également le procédé de préparation du système liant.
L'invention concerne enfin les utilisations de ce système liant pour recouvrir, agglomérer, enrober, encapsuler ou consolider des matières solides de toutes formes granulaires, plaquettaires ou fibreuses, minérales, végétales ou animales, pour améliorer, modifier, ou renforcer les propriétés physiques et mécaniques de ces matières, notamment pour des applications dans le domaine des matériaux de construction, dans les secteurs du bâtiment et des travaux publics, qu'ils soient menés en surface ou souterrains.
La gélification, réticulation ou consolidation des silicates alcalins en solution aqueuse par un ou des réactifs à caractère acide est connue de l'homme de l'art depuis longtemps.
Elle est notamment employée pour réaliser des moules de fonderie en sable. Le silicate alcalin en solution est imprégné sur le sable avant mise en forme, le moule est réalisé à partir d'un modèle, puis est consolidé par le passage de dioxyde de carbone qui percole à travers le sable mis en forme, et par réaction acido-basique avec le silicate, permet la formation in situ d'un gel de silice qui lie fortement les grains de sable entre eux. Mais l'usage d'un gaz acide (le CO2) pour réticuler le silicate alcalin est limité à quelques applications ou cette opération est possible et nécessite une bonne perméabilité du système à consolider, ce qui réduit considérablement le champ des applications possibles.
Une autre forme connue d'utilisation de la gélification des silicates par un système libérant un acide est mise en œuvre dans l'activité du Bâtiment et des Travaux Publics (BTP). Cette technique nommée « consolidation des sols » consiste à injecter dans le sol, avant des travaux d'excavation par exemple, une solution de silicate de sodium additionnée d'un ester organique. L'ester organique s'hydrolyse lentement dans le silicate à cause de l'alcalinité de ce dernier, et libère un acide qui provoque la gélification du silicate par neutralisation et création de liaisons Si-O-Si. L'avantage de ce système à base d'ester est l'effet retard obtenu, du à la lenteur de l'hydrolyse, ce qui permet l'injection du mélange avant sa prise. Les esters qui fonctionnent bien dans cette méthodologie sont des esters courts, notamment les diesters méthyliques des diacides adipique, succinique ou glutarique, ou de leur mélange dont l'aptitude à l'hydrolyse en milieu alcalin permet la mise en place de la gélification.
Une autre application de ce système est décrite dans le brevet français BF 07 02382, qui revendique la préparation de matériau par agglomération à l'aide du dît système. Ce brevet revendique l'addition au silicate alcalin d'un diester hydrolysable pour provoquer la réticulation, et d'un autre ester lourd non hydrolysable pour obtenir des propriétés supplémentaires, notamment de tenue à l'eau.
Mais un inconvénient majeur de cette méthode de gélification des silicates alcalins est la formation d'un sous produit gênant pour l'environnement, la santé et les conditions de travail des personnels intervenant, c'est-à-dire l'alcool méthylique CH30H.
En outre les esters ou di-esters courts tels ceux qui sont utilisés dans l'art antérieur ont l'inconvénient de provenir de la pétrochimie.
La présente invention concerne donc un système utilisant des esters longs, non méthyliques, d'origine naturelle, animale ou végétale, pour obtenir la gélification des silicates en solution.
En effet, il n'a pas été revendiqué jusqu'à présent l'utilisation d'esters lourds ou longs, car ceux-ci ont la réputation de ne pas s'hydrolyser dans des milieux moyennement alcalins comme les silicates alcalins en solution. Si cette hydrolyse était obtenue, la réticulation pourrait avoir lieu sans provoquer la formation de méthanol résiduaire non désiré, car toxique.
En outre, les sous produits de l'hydrolyse des triglycérides sont des acides gras, qui sont obtenus sous formes salifiées par l'alcalinité du silicate, possédant des longues chaînes carbonées (entre 8 et 22 atomes de carbone) qui ont la propriété d'apporter des effets hydrofugeant et donc de tenue à l'eau, voire d'imperméabilisation, en particulier en présence de sels de calcium. Dans ce cas, ce sont des savons de calcium, particulièrement hydrophobes qui sont obtenus.
L'invention permet l'utilisation des esters lourds pour obtenir la gélification des silicates alcalins, et tout particulièrement l'utilisation de triglycérides d'origine naturelle, animale, ou de préférence d'origine végétale.
Ce but est atteint selon l'invention en mettant en œuvre le système suivant, résultant de l'association de 3 constituants : a) un silicate alcalin en solution aqueuse.
b) un tensioactif émulsifiant miscible et compatible avec le silicate alcalin, également en solution aqueuse
c) un triglycéride d'origine naturelle.
Ce mélange liquide doit être énergiquement mélangé par tous moyens mécaniques connus, avant d'être mis en œuvre comme liant. Il peut aussi avantageusement être chauffé entre 50 et 80°c.
Les proportions des 3 constituants du système selon l'invention sont comprises de préférence dans les fourchettes suivantes, sans que ce soit exclusif du cadre de l'invention :
La solution de silicate alcalin représente entre 55 à 99 % en poids La solution de tensioactif représente entre 0,5 et 15 % en poids
Le triglycéride naturel représente entre 0,5 et 30% en poids
Il apparaît également évident que le procédé selon l'invention fonctionnera de meilleure façon si on met en œuvre dans l'appareil mélangeur d'abord le silicate en solution, puis le tensioactif compatible, et enfin le triglycéride. P T/FR2011/000212
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Des produits additionnels pourront être éventuellement ajoutés à ces 3 composants, tels des sels de calcium ou des sels divalents, solubles ou insolubles, des carbonates et/ou bicarbonates alcalins, des silicates organo- minéraux tels les siliconates, comportant des liaisons Si-CH3 et aussi des Si- OMe, Me étant un métal alcalin, pour obtenir un renfort des propriétés recherchées, mais ils ne constituent pas pour autant le cœur de l'invention. Le silicate alcalin en solution est donc le composant qui va être la base de la gélification et de la consolidation, par neutralisation acido-basique des terminaisons Si-OMe, et création de liaisons Si-O-Si « pontantes ». On préférera les solutions de silicate de sodium, de formule générale
nSiO2, Na2O dans laquelle n est le rapport molaire, compris entre 0.5 et 4. La concentration de la solution aqueuse est comprise entre 1 % et 55% et de préférence entre 30 et 50%. Le rapport n préféré est compris entre 2 et 3,5.
Par tensioactif émulsifiant, on entend un produit commercial en solution aqueuse, contenant entre 1 et 60% de matières sèches, choisi parmi les produits miscibles et compatibles avec les solutions de silicates alcalins, c'est- à-dire capables de se mélanger aux solutions concentrées de silicates alcalins, et la liste est assez restreinte car le système eau / silicate alcalin est un milieu particulier ou la disponibilité de l'eau est faible.
On utilisera de préférence un tensioactif amphotère en solution aqueuse, notamment la Mirataine H2CHA® (marque déposée de la société Rhodia) ou un produit choisi parmi les alkylpolyglucosides, en particulier le Glucopon CS 600® ou les Plantaren® (marques déposées de la firme Henkel) ou parmi les sucro-esters d'acide gras, sans que cette liste soit limitative, le critère de sélection étant la miscibilité avec les solutions concentrées de silicates alcalins. Par triglycéride d'origine naturelle, on entend les corps gras d'origine animale ou végétale, mais de préférence ceux d'origine végétale, et de préférence ceux qui sont liquides à température ambiante.
Les huiles de soja, de colza, de tournesol, de noix, de pépin de raisin, d'arachides, de coprah, de palme ... et plus généralement toutes les huiles T/FR2011/000212
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végétales peuvent être utilisées dans le cadre de l'invention.
Egalement, tout produit végétal, notamment résiduaire, contenant encore des triglycérides et/ou des acides libres associés à ces triglycérides pourra être utilisé dans le cadre de l'invention.
Le mélangeage énergique des trois constituants énumérés plus haut, à savoir le silicate alcalin en solution aqueuse, le tensioactif miscible au silicate et le triglycéride naturel, va permettre, grâce à la présence du tensioactif, de réaliser une émulsion finement divisée de l'huile dans la solution de silicate. De façon inattendue pour l'homme de l'art, on constate que cette émulsion, après un temps de repos de 30 mn à 12 heures, se gélifie et forme une masse compacte, solide, dont les propriétés liantes, d'agglomération et d'enrobage sont évidentes et dépendront des proportions de la mise en œuvre et des conditions de mélangeage et de température appliquées au système.
L'application, pendant le temps de repos, d'une température supérieure à la température ambiante, c'est-à-dire comprise entre 20°c et 100° C et de préférence entre 40°c et 80° C, pendant au moins 15 mn, mais de préférence pendant plus de 30mn, va permettre d'accélérer le phénomène de prise du mélange et d'augmenter ses propriétés mécaniques et physiques, notamment les propriétés de résistance à l'eau ou à l'humidité.
L'hydrolyse du triglycéride a donc lieu, provoquant la réticulation et la gélification du silicate alcalin, favorisée par l'accroissement très important de la surface d'échange entre la phase aqueuse, c'est à dire le silicate alcalin, et la phase organique constituée par le triglycéride, ceci étant du à son émulsification par le tensioactif.
L'invention concerne également l'utilisation de ce système gélifiant et liant dans toutes les applications ou il est nécessaire d'enrober, de recouvrir, de traiter une surface pour lui conférer une propriété nouvelle ou améliorée. Mais l'invention sera mieux comprise grâce à la description des exemples de mise en œuvre suivants.... EXEMPLE 1
On prépare le mélange suivant (A) en introduisant dans un mélangeur à axe vertical de type mélangeur à peinture, et dans l'ordre indiqué :
(A)
Silicate de rapport molaire SiO2/Na2O = 3,4 Ref 35/37®
(référence de la Société Woellner) 100g Mirataine H2CHA® (société Rhodia ) 3g Huile végétale de Colza 8g puis en maintenant l'agitation pendant 10 minutes,
On incorpore ensuite 100 g du mélange (A) à 900 g de sable de silice sec à l'aide d'un tambour tournant, jusqu'à homogénéité.
Le mélange est ensuite déposé dans un moule polystyrène standard présentant des dimensions 4x4x16 cm, tassé et on laisse s'effectuer la prise du système pendant 24 heures dans une enceinte chauffée à 60°c avant le démoulage.
On obtient un objet de grande résistance mécanique, qui laisse filtrer l'eau et qui résiste sans perte de propriétés à une immersion dans un grand volume d'eau pendant 1 semaine.
Dix éprouvettes de 4x4x16 cm sont à nouveau réalisées d'une façon analogue, puis sont immergées pendant une semaine dans l'eau, et séchées avant d'être soumises à des tests pour évaluer leur résistance mécanique à la flexion et à la compression. On note des valeurs montrant un niveau satisfaisant de résistance mécanique :
Résistance en flexion : 1 ,2 à 2,6 M Pa
Résistance à la compression : 3,0 à 6,0 MPa
EXEMPLE 2
Cet exemple correspond à un essai hors du cadre de l'invention, à titre de comparaison
On prépare le mélange suivant (B) en introduisant dans un mélangeur à axe vertical de type mélangeur à peinture :
(B)
Silicate de rapport molaire SiO2/Na2O
(référence de la Société Woellner) 100g Huile végétale de Colza 8g puis en maintenant l'agitation pendant 10 minutes.
On incorpore ensuite 100 g du mélange (B) à 900 g de sable de silice sec à l'aide d'un tambour tournant, jusqu'à homogénéité.
Le mélange est ensuite déposé dans un moule polystyrène standard présentant des dimensions 4x4x16 cm, tassé et on laisse s'effectuer la prise du système pendant 24 heures dans une enceinte chauffée à 60°c avant le démoulage.
Les objets obtenus sont solides, mais laisse exsuder la phase huileuse qui n'est pas fixée dans le système
Dix éprouvettes de 4x4x16 cm sont à nouveau réalisées d'une façon analogue, puis sont immergées pendant une semaine dans l'eau. On constate à l'issue de ce test d'immersion, que les éprouvettes se sont délitées partiellement.
Après séchage on constate qu'elles n'ont pas de cohésion mécanique. L'explication est que le silicate et l'huile végétale n'ont pas interagi et que la réticulation et la gélification du silicate n'ont pas eu lieu.
EXEMPLE 3
On prépare le mélange suivant (C) en introduisant dans un mélangeur à axe vertical de type mélangeur à peinture :
Mélange (C)
Silicate de rapport molaire SiO2/Na2O = 3,4 Ref 35/37®
(référence de la Société Woellner) 100g
Mirataine H2CHA® (marque déposée société Rhodia ) 5 g
Huile « lsio4 » ® Marque déposée de la Société Lesieur 8g puis en maintenant l'agitation pendant 10 minutes,
On incorpore ensuite 250 g du mélange (A) à 750 g de copeaux de bois sec à l'aide d'un tambour tournant, jusqu'à homogénéité.
Le mélange est ensuite déposé dans un moule polystyrène standard présentant des dimensions 4x4x16 cm, tassé et mis sous pression faible, puis on laisse s'effectuer la prise du système pendant 24 heures dans une enceinte chauffée à 80°c avant le démoulage.
On obtient une éprouvette de bonne résistance mécanique, résistant bien à l'immersion dans l'eau et gardant ses propriétés de cohésion sans manifester de tendance à une reprise d'eau.
D'autre part le matériau ainsi obtenu, à base de copeaux de bois, présente une très bonne résistance à l'inflammation, le système liant et enrobant des copeaux étant essentiellement à base de silicate gélifié, c'est- dire inapte à s'enflammer à cause de son caractère minéral et réfractaire. L'exposition prolongée à la flamme d'une lampe à souder au gaz butane ne permet pas de provoquer une inflammation du matériau. Comme il a déjà été dit, l'invention concerne également les utilisations de ce système liant et réticulant pour agglomérer, enrober, encapsuler ou consolider des matières granulaires ou fibreuses, végétales, animales ou minérales, pour améliorer, modifier, ou renforcer les propriétés physiques et mécaniques de ces matières. A titre d'exemples, et sans que cette liste soit limitative, on citera parmi les matières susceptibles d'être agglomérées, enrobées, encapsulées, les granulats minéraux broyés ou divisés comme les sables, les craies, les gypses naturels ou artificiels, les produits siliceux concassés, les produits fibreux ou plaquettaires tels les amiantes serpentines ou amphiboles, notamment la chrysotile, l'amosite, la crocidolite, les vermiculites, les argiles séchées et divisées, les produits minéraux résiduaires ou récupérés solides comme les « vases de mer » ou vases portuaires résultant des opérations de dragage des ports, les fibres végétales ou animales, les sous produits de l'agriculture, de la sylviculture, tels le lin, le chanvre, les pailles diverses, les balles de riz, les fibres de bananiers, les sous produits ligno-cellulosiques de la culture de la betterave, les fibres ou copeaux de bois...
Les objectifs de ces traitements pourront être entre autre, et sans que cette liste soit limitative, d'obtenir des objets consolidés sous formes de panneaux, de nappes, de mats, des revêtements de surface en vue de les protéger, de les hydrofuger, de les ignifuger, de les compatibiliser avec des matrices minérales ou organiques, et plus globalement de modifier ou d'améliorer leurs propriétés mécaniques et physicochimiques.
Au cours du procédé ou est mis en œuvre le système liant selon l'invention pour agglomérer, enrober, encapsuler ou consolider des matières granulaires ou fibreuses, végétales, animales ou minérales, l'application sur l'objet fini, quelle que soit sa nature, d'une température supérieure à la température ambiante, c'est-à-dire comprise entre 20°c et 100° C et de préférence entre 40°c et 80° C, pendant au moins 15 mn, mais de préférence pendant plus de 30mn, va permettre d'accélérer le phénomène de prise du mélange et d'augmenter ses propriétés mécaniques et physiques, notamment les propriétés de résistance à l'eau ou à l'humidité.
Les secteurs d'activités les plus concernés par l'application de l'invention seront tous les secteurs du bâtiment, et notamment ceux du second œuvre, l'isolation phonique ou thermique, l'isolant pouvant être apporté sous forme granulaire non aggloméré, ou sous forme de panneaux ou nappes préfabriqués, ou appliqué par projection sous la forme d'une suspension concentrée projetable, les secteurs des travaux publics, qu'ils soient réalisés en surface ou en sous sol, comme les revêtements ou aménagements de zone piétonne en sables agglomérés, le renforcement et la consolidation des sous-sols avant travaux d'excavation ou de création de tunnels, le secteur de la fonderie et de la création de moules en sable aggloméré, sans que cette liste des secteurs d'applications soit à considérer comme exhaustive ou limitative... Une application particulièrement intéressante est la consolidation superficielle des sols mouvants ou sableux, en milieu désertique, pour limiter l'érosion naturelle locale par les vents violents. Cet effet de consolidation superficielle peut permettre une reforestation plus efficace si elle est appliquée au pourtour des jeunes plants, en assurant ainsi leur stabilité et leur reprise pendant les premières semaines après ré-implantation.
Egalement, les affleurements naturels friables peuvent être ainsi stabilisés vis-à-vis de l'érosion éolienne, notamment les affleurements d'amiante, particulièrement dangereux pour la santé humaine

Claims

REVENDICATIONS
1 - Nouveau système liant comprenant un silicate alcalin, de formule générale nSi02, Me20, en solution aqueuse, dans laquelle Me est un métal alcalin et n une valeur comprise entre 0,5 et 4, un tensioactif en solution aqueuse, et un triglycéride naturel, émulsifié au sein du silicate de sodium en solution par le tensioactif. 2 - Nouveau système liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulsifiant est un tensioactif miscible et compatible avec le silicate alcalin en solution.
3 - Nouveau système liant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le triglycéride naturel est un produit d'origine végétale liquide à température ambiante.
4 - Nouveau système liant selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le silicate alcalin en solution est un silicate de sodium et présente un rapport molaire Si02/ Na20 compris entre 0,5 et 4, et une concentration en matières sèches comprises entre 20 et 60 %
5 - Nouveau système liant selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tensioactif compatible et miscible avec le silicate de sodium en solution est choisi parmi les composés à base de sucres, les sucro-esters, les sucroglycérides, les alkylpolyglucosides et/ou parmi les composés amphotères amphiphiles de type alkyl-imido-carboxylate de sodium, ces tensioactifs étant eux-mêmes en solution aqueuse, dans une concentration en matières sèches comprise entre 1 et 60%.
6 - Nouveau système liant selon la revendication 1, dans lequel
La solution de silicate alcalin représente entre 55 à 99 % en poids La solution de tensioactif représente entre 0,5 et 15 % en poids
Le triglycéride naturel représente entre 0,5 et 30% en poids 7 - Procédé de préparation du nouveau système liant selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on mélange les composants dans un appareil permettant le mélangeage des liquides.
8 - Procédé de préparation du nouveau système liant selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on met en œuvre dans l'appareil mélangeur d'abord le silicate en solution, puis le tensioactif compatible, et enfin le triglycéride.
9 - Utilisation du nouveau système liant et de son procédé de fabrication selon les revendications 1 à 8 pour recouvrir, agglomérer, enrober, lier toute matière solide divisée, minérale ou végétale, granulaire, plaquettaire ou fibreuse, en vue d'obtenir une modification de ses propriétés de surface, ou une consolidation de matériaux divisés, ou des éléments préfabriqués, ou en vue d'être projetée sur toutes surfaces solides, notamment dans les activités du bâtiment, de la construction et des travaux publics de surface ou souterrains.
10 - Procédé ou est mis en œuvre le système liant selon les revendications 1 à 8, pour agglomérer, enrober, encapsuler ou consolider des matières granulaires ou fibreuses, végétales, animales ou minérales, comprenant l'application sur l'objet fini, quelle que soit sa nature, d'une température supérieure à la température ambiante, c'est-à-dire comprise entre 20°c et 100° C et de préférence entre 40°c et 80° C, pendant au moins 15 mn, mais de préférence pendant plus de 30mn.
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