Procédé pour la préparation d'un matériau de construction imprégné, et produit ainsi obtenu.
La présente Invention se rapporte à un procédé de préparation d'un matériau de construction imprégné d'un agent hydrofuge et contenant une matière de charge ou ballast et un liant. L'invention couvre également les produite obtenus par
ce procédé.
Les bâtiments ont été construits pendant très longtemps en matériaux minéraux poreux, pour différentes raisons techniques, économiques et esthétiques. Ces matériaux peuvent être naturels ,-auquel cas il faut seulement qu'ils donnent aux éléments de construction une forme convenable-, ou synthétiques, les minéraux présents dans la nature ayant été transformés soit par un travail mécanique, soit par des procédés physiques et par des traitements chimiques commandés. Dans le premier groupe d'éléments de construction, on peut mentionner la pierre de sable, la pierre de chaux, le granité et d'autres types de pierrea Dans l'autre groupe, on peut mentionner les briques ou mortiers sous différentes formes, telles que le plâtre, le mortier de finissage, le béton et l'asbeste-ciment, ainsi que des produits semblables.
Tous ces matériaux de construction contiennent de petites cavités (capillaires, pores, fissures) soit d'origine,
soit dues à un procédé de fabrication. Les cavités donnent à
la matière l'aptitude à la migration d'eau et de liquide ( et de gaz aussi naturellement) et cette aptitude peut conduire à des dommages étendus, les mécanismes des dommages étant de diverses natures. Comme exemple de dommages qui résultent des phénomènes de migration dans les pores de matériaux minéraux poreux, on peut mentionner ce qui suit:
- Formations salines (efflorescences) dans les parois de briques, provenant de la migration de sels dans la brique ou dans le mortier.
- Les revêtements de béton et les constructions de béton proches des routes sont souvent endommagés par l'influence de sels provenant des routes, le sel et l'eau de solution pénétrant dans le système de pores et de capillaires du matériau, ce qui provoque la destruction de la couche superficielle par éclatement ou fissuration dû à l'action combinée du sel et de la gelée.
-D'anciens monuments faits notamment de pierre de sable sont détruits parce que le bioxyde de soufre ou le trioxyde de soufre dissous dans l'eau attaquent le matériau dans son système de pores et de capillaires.
- Des couches de revêtement de constructions en béton armé sont détruites habituellement en raison de la carbonatisation, l'anhydride carbonique dissous dans l'eau diminuant l'alcalinité de la matière du béton, ce qui provoque la corrosion des armatures et il en résulte un éclatement de la couche de revêtement.
On a fait longtemps des tentatives propres à empêcher la migration d'humidité vers l'intérieur du matériau en lui appliquant certaines couches protectrices empêchant la pénétration de l'eau dans la construction. Des surfaces de façades, des surfaces supérieures de construction pour routes et des surfaces d'éléments de construction tels que les briques ou les tuiles de toiture, ont été traitées de manière à leur conférer une couche protectrice de composés organiques de silicium. Les surfaces ont été traitées soit par une solution de ces composés organiques de silicium dans l'eau ou un autre solvant, et on a mélangé ces composés au mortier et aux peintures avant leur emploi.
Le but poursuivi en utilisant ce genre d'imprégnation est de rendre la surface même du matériau propre à repousser l'eau. Le liquide d'imprégnation ou le solvant de l'agent d'imprégnation est aspiré dans les capillaires, dans les pores ou dans les fissures du matériau, et mélangé au matériau de la couche superficielle. L'agent d'imprégnation , après évaporation du solvant, rend propres à repousser l'eau les parois des capillaires, des pores et des fissures de sorte que la migration de liquide dans la couche superficielle imprégnée est empêchée .
Des concentrations déjà très faibles de composés organiques du silicium d'une certaine composition ont conféré au matériau dans son ensemble une qualité qui le rend propre à repousser l'eau. En dépit du fait que la construction traitée de cette manière peut résister à une pression d'eau corres-pondant à des rafales importantes de pluie battante, elle reste sujette à la pénétration de vapeur , ce qui signifie que les effets dûs à la diffusion de vapeur ne sont pas réduits. Les matériaux traités au moyen de composés organiques de silicium ont encore des pores et des capillaires relativement ouverts, les parois seules de leurs cavités étant recouvertes d'une couche protectrice repoussant l'eau. Le traitement avec ces matières ne réduit que dans une très faible mesure ce que l'on appelle la diffusion de vapeur sèche.
Dans des constructions de bâtiments où des phénomènes de migration de l'humidité peu- vent apparaître, il peut cependant se développer un mécanisme de dommage s'analysant comme suit.Une couche superficielle traitée par imprégnation est extérieurement capable de repousser l'eau en luttant contre les précipitations atmosphériques
(telles que pluie, grêle, neige, rosée, etc) et des attaques semblables de l'humidité. Cependant, la couche superficielle
de la construction repousse l'eau aussi vers l'intérieur, ce qui peut avoir les conséquences suivantes: Le matériau non imprégné , situé derrière la couche superficielle imprégnée, peut se saturer d'eau, par exemple par condensation de vapeur d'eau migrant à travers la construction ou par suite d'une précipitation atmosphérique introduite dans le matériau à travers des fissures du matériau imprégné et par migration de l'humidité dans le matériau non imprégné, ou par la présence d'eau ou de liquide ajouté au matériau pendant sa fabrication. Dans ces matériaux imprégnés superficiellement, de l'eau est ainsi transportée vers la couche superficielle qui repousse l'eau.
Dans des constructions non imprégnées, l'eau est transportée dans des pores et capillaires, de tous côtés, vers la surface où elle s'évapore par convection. Cette aptitude à l'évaporation des constructions humides est dite aptitude à la diffusion de vapeur humide du matériau. Par suite, des matériaux poreux sécheront assez rapidement. Si la couche superficielle est imprégnée, l'eau dans le matériau n'est transportée que du côté intérieur de la couche imprégnée et l'évaporation à partir des capillaires et des pores aura lieu alors beaucoup plus lentement puisqu'elle se produit à une certaine profondeur et qu'il n'y a pas ainsi d'effet de convection. Cela peut signifier que durant la saison froide, l'eau n'aura pas le temps
de s'évaporer de la maçonnerie de briques, conduisant à des dommages par le gel. Cela peut signifier aussi que les sels transportés dans l'eau sont déposés derrière la couche imprégnée et non à la surface. Il est vrai que les dépôts désagréables de sels sur la couche superficielle sont évités, mais au
lieu de cela, on constate un éclatement de la couche imprégnée,
dû aux sels.
Ces inconvénients sont le résultat d'une imprégnation homogène de la couche superficielle. L'avantage de l'effet répulsif à l'égard de l'eau , extérieurement, devra être mis en balance avec l'inconvénient dU à ce que l'eau ne peut être transportée vers la surface et ne peut s'évaporer en cet endroit.
Dans la fabrication de béton et de mortier, de l'eau
doit être ajoutée en quantité plus grande qu'il n'en faut pour durcir le liant pour des raisons de travaillabilité. Le mélange doit, dans une certaine mesure, être plastique ou capable
de s'écouler. Le ballast n'absorbe pas l'eau nécessaire pour
le durcissement du liant. Il faut donc préparer du béton et du mortier en utilisant une quantité d'eau plus grande qu'il n'en
faut pour le processus chimique. Ceci conduit au fait, entre
autres, que la construction reçoit plus d'humidité que nécessaire pendant la saison froide, ce qui à son tour peut conduire à des dommages dûs à la gelée et à la congélation.
Un but de la présente invention est de préparer des maté- riaux de construction minéraux synthétiques et des éléments de construction ayant l'aptitude de rejeter l'eau extérieurement, mais permettant encore la migration d'eau de l'intérieur, à
travers la couche superficielle, vers la surface.
Un autre but est d'empêcher: la pénétration d'eau saline
dans les pores et les capillaires du matériau , ce qui condui-
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Un autre but de l'invention est d'empêcher le ballas d'absorber plus d'eau que nécessaire, ce qui signifie qu'il
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tion, on a montré de façon surprenante que l'on peut satisfaire à ces buts et à d'autres en utilisant un matériau de base qui, au moins partiellement, est par lui-même ou a été rendu capable de repousser l'eau. La découverte importante et surprenante dans le procédé suivant l'invention est le fait que par un choix convenable de la quantité de matériau de ballast repoussant l'eau et de la granulométrie de ce matériau, il est possible d'amener les caractéristiques de répulsion d'eau du matériau à un niveau acceptable tout en maintenant une aptitude à la diffusion de vapeur humide suffisante.
Le matériau de ballast repoussant l'eau est mélangé
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le volume total de matériau de ballast utilisé, et une limite inférieure préférée est d'environ 10% en volume. Pour de fines couches de mortier et de petites dimensions de particules, il est convenable d'envisager un degré d'imprégnation d'environ un tiers du volume de ballast. Très généralement parlant, on imprègne d'agent hydrofuge de 20 à 50% en volume du ballast. Pour des proportions convenables entre liant et ballast, par exemple pour une proportion de vingt parties de liant pour
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ballast avec de bons résultats. Une limite supérieure sûre en ce qui concerne le degré d'imprégnation , pour éviter une imprégnation complète, est d'environ 90% et de préférence de 80%.
En ce qui concerne la granulométrie, il convient que la partie prédominante du matériau de ballast repoussant l'eau se trouve dans l'intervalle de 0,1 à 4 mm.
Pour obtenir l'effet désiré avec le procédé d'imprégnation suivant l'invention, on choisit convenablement la quantité de matériau de ballast repoussant l'eau et sa granulométrie,
de façon que le matériau de construction, pour une pression
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pas, dans une mesure importante, le passage d'eau, c'est-à-dire
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aptitude à la diffusion en ce qui concerne la vapeur humide est
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<EMI ID=8.1> mm Hg. Avec un tel équilibrage des caractéristiques du matériau de construction imprégné suivant l'invention, on obtient des avantages essentiels et surprenants tout en satisfaisant aux buts précités.
Suivant l'invention, il est possible d'imprégner une partie du matériau de base, ce matériau étant soit un matériau minéral se présentant dans la nature, que l'on a broyé ou traité d'autre façon, soit un matériau de construction minéral synthétique , par exemple du mortier de ciment broyé, du mortier de chaux, du béton, de l'argile, de la brique, etc. En imprégnant une partie de ce matériau d'un agent hydrofuge tel que les composés organiques de silicium avant mélange, la construction finale s'imprègne suffisamment pour produire un effet de répulsion d'eau. Une construction imprégnée partiellement
de cette manière a même résistance et même aspect qu'une construction non imprégnée ou complètement imprégnée. Suivant l'invention, il est possible aussi d'utiliser du matériau de ballast repoussant l'eau par lui-même.
L'invention est particulièrement intéressante avec des liants formateurs de gels, par exemple de la chaux et du ciment.
Avec l'imprégnation équilibrée suivant l'invention, on
a le résultat qu'il y a toujours des capillaires transportant de l'eau vers la surface de sorte que la diffusion de vapeur humide est beaucoup meilleure qu'avec l'imprégnation complète suivant la technique connue antérieurement.
L'effet d'imprégnation et la possibilité de migration
de liquide dans le matériau sont commandés suivant l'invention non par la dilution de l'agent d'imprégnation ou par la dilution de l'agent d'imprégnation dans la solution, c'est-à-dire par de faibles concentrations de l'agent d'imprégnation, mais par le fait que les particules traitées avec des concentrations relativement élevées d'agent d'imprégnation,ou des particules qui sont par elles-mêmes propres à repousser l'eau , sont mélangées au matériau. La concentration d'imprégnation partielle dans le matériau doit être d'une grandeur telle qu'une sur-
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pable de succion et qu'ily ait des chemins de migration ou de
<EMI ID=10.1> transport entre les surfaces.
Dans le procédé suivant l'invention, on obtient.dans la couche superficielle une certaine action de valve en rapport avec les phénomènes indiqués précédemment. La diffusion de vapeur humide depuis l'intérieur et vers la surface extérieure n'est pas affectée de façon importante par l'imprégnation partielle et le matériau se comportera à ce point de vue à peu près comme un matériau non imprégné. L'aptitude à repousser l'eau vers l'extérieur, due à l'imprégnation, sera cependant en rapport avec la dimension des particules et la distance mutuelle entre particules et avec l'intensité de leur effet de répulsion sur l'eau.
Ceci est en rapport avec le fait qu'à une distance de particules convenable, les gouttes d'eau sur la surface obtiennent une dimension telle, et par conséquent une tension superficielle telle qu'elles ne peuvent être aspirées dans les pores et dans les capillaires menant à la surface entre les particules imprégnées. Pour obtenir des valeurs acceptables de la diffusion de vapeur humide, il est essentiel que des zones repoussant l'eau, non cohérentes, apparaissent à l'intérieur du matériau et empêchent le transport de l'eau.
Un autre avantage du procédé suivant l'invention est que les matériaux de couche superficielle de différents genres, appliqués à l'état humide adhèrent à une surface imprégnée partiellement, mais n'adhèrent que très médiocrement à une surface complètement imprégnée. Ceci est important surtout pour la préparation des couches superficielles.
Le procédé suivant l'invention peut être utilisé pour tous les types de traitement de surface et pour la préparation de toutes les formes d'éléments de construction. Par exemple, des peintures minérales et des peintures comportant des additifs minéraux peuvent être imprégnées partiellement.Du mortier de finissage, du plâtre et de la pâte de chaux ou du mastic peuvent être imprégnés partiellement. Des statues, des ornements de pierre naturelle et analogues peuvent être munis d'une couche dite d'usure, faite d'un matériau minéral pas trop hydrofuge . Même la couche superficielle de matériau faite de briques peut être imprégnée partiellement en usine. On peut aussi imprégner partiellement des briques entières .
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dité, par exemple la surface supérieure et la surface inférieure de revêtements de béton, peuvent être munies d'une couche de matériau partiellement imprégnée. Du mortier peut être fabriqué à partir d'un matériau partiellement imprégné. Des constructions de bâtiments et des éléments de construction peuvent cependant être imprégnés dans leur ensemble.
Pour imprégner partiellement du matériau de ballast du type minéral par exemple, on peut utiliser des composés organiques de silicium repoussant l'eau, de divers genres.
Comme composas organiques du silicium, on peut utiliser des alcoxysilanes dont la formule générale est:R - SI(OR <1> où
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carbone 1-4, tandis que R<2> indique n'importe quel groupe alkyle, aryle, cycloalkyle ou aralkyle, saturé ou non saturé, ainsi que des siloxanes de formule générale
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où R indique n'importe quels groupes alkyle, aryle, cycloalkyle ou aralkyle saturés ou non saturés semblables ou différents et où n peut être plus grand que 2.
Des exemples de ces silanes sont les composés suivants:
éthyl, butyl et hexyl triméthoxy silanes, méthyl, éthyl, propyl ou butyl-tri(2-méthoxy-éthoxy)-silanes, tri-(éthoxy-éthoxy)-
-silane, phényl triéthoxysilane et crésyl triéthoxysilanes. La préparation de ces silanes a lieu suivant des procédés généralement connus. On utilise de préférence les silanes soit sous formes de solutions dans l'eau alcalines, soit dissous dans un alcool ayant 2-4 atomes de carbone. On peut utiliser toutes solutions des silanes dans un mélange d'eau et d'alcool.
Comme siloxanes, on peut utiliser des composés de faible poids moléculaire dont le nombre des unités siloxane
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poids moléculaire plus élevé, avec n supérieur à 10. Comme composés de faible poids moléculaire , on utilise de préférence des composés résultant d'une hydrolyse partielle des alcoxysilanes précités. Cependant, il est possible aussi d'utiliser par exemple les substances suivantes: hexaméthyl-disiloxane, hexaphényl-disiloxane, diméthyltétraphényl-disiloxane, tétraméthyl diphényl disiloxane ou méthyl-éthyl, méthyl-butyl et éthyl-phényl-siloxanes.
Comme siloxanes à poids moléculaire plus élevé, on peut utiliser aussi des composés obtenus par hydrolyse partielle et par condensation subséquente des alcoxysilanes précités ou aussi de chlorosilanes. Cependant, on peut utiliser aussi des polysiloxanes qui ont été préparés par d'autres méthodes connues.
On utilise des siloxanes dissous dans un solvant organique.
La quantité de composés organiques de silicium appliquée à la surface pré-traitée dans l'imprégnation partielle dépend essentiellement de la structure spéciale de la matière de ballast imprégnée et des hydrofuges désirés.On a obtenu de bons résul-
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ou de siloxane .Les solutions de composés organiques de silicium peuvent cependant être plus concentrées ou plus diluées. Il est convenable d'utiliser des solutions de 5% à 40%. Dans des applications répétées de solutions d'imprégnation, on peut utiliser aussi des solutions ayant moins que 5% en poids de composés organiques de silicium.
Le traitement chimique de la matière de ballast peut être précédé d'un nettoyage suivant les procédés connus.
Le matériau de ballast imprégné ou le matériau de ballast repoussant l'eau et le matériau de ballast restant peuvent avoir différentes formes , couleurs et autres caractéristiques. En colorant le matériau de ballast imprégné en une couleur autre que celle du mortier, du béton ou que la couleur à d'autres points de vue , il est facile de décider optiquement si le mélange a été efficace et uniforme et si le matériau d'imprégnation a été distribué uniformément sur la surface. Cet <EMI ID=17.1>
gnation a bien été appliquée et avec quelle qualité le travail a été fait et à quel degré s'élève la concentration moyenne de l'imprégnation. Naturellement, il est possible aussi de colorer la partie non imprégnée du matériau et du liant nécessaire possible pour observer l'effet de signal mentionné précédem- ment.
Il est possible aussi de broyer ou de traiter mécaniquement d'autre manière le matériau de ballast imprégné ou repoussant l'eau avant le mélange avec le liant. Il est possible
aussi d'agglomérer le matériau imprégné ou le matériau de
ballast repoussant l'eau pour former des éléments de construction plus petits ou plus grands.
On illustrera à présent l'invention au moyen d'exemples
en comparant,avec la technique d'imprégnation selon la présente invention, les techniques extrêmes de l'art antérieur,
à savoir d'une part l'emploi d'un matériau de construction non imprégné et d'autre part l'emploi d'un matériau de construction complètement imprégné.
Exemple
Un mortier.pour couches minces, par exemple d'environ
1 à 2 mm, comprenant un ballast de pierre.broyée ou finement divisée, dont la moitié a une grandeur de grain maximale de 0,25
mm et dont l'autre moitié a une grandeur de grain maximale de
0,50 mm , avec un liant de chaux et de ciment,a été préparé. A
ce point de vue, on a préparé différentes charges avec le ballet
non imprégné,partiellement imprégné ou complètement imprégné.
Le ballast a été imprégné en traitant le matériau de ballast
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Après imprégnation, on a séché le matériau de ballast. Les proportions pondérales dans le mortier étaient de 30 g de liant pour 100 g de ballast, la quantité d'eau nécessaire étant ajoutée conformément à la technique ordinaire.
Les échantillons de couches minces ont été préparés en appliquant les différentes charges de mortier sur des pièces de béton léger'et on les a essayés en ce qui concerne la traversée par l'eau et la diffusion humide. Pour déterminer la traversée par l'eau, les échantillons ont été soumis à une pression d'eau de 100 mm de colonne d'eau pendant 24 heures. La quantité d'eau qui a pu traverser les échantillons a été déterminée après 30 minutes, 90 minutes et 24 heures.
La valeur de la diffusion humide peut être considérée comme définissant l'aptitude du matériau à libérer l'eau contenue dans le matériau ou l'eau qui y a pénétré, qu'il s'agisse de l'eau contenue dans la couche ou dans son support.Pour déterminer la diffusion humide, on a utilisé une enceints contenant une éponge imbibée d'eau et un matériau consistant en échantillons de mortier mince préparés, arrangée au-dessus de l'éponge. A l'intérieur du matériau, on suppose que la saturation par l'eau à la pression atmosphérique normale a lieu. A l'extérieur du matériau, certaines conditions en ce qui concerne l'humidité atmosphérique, la température et la circulation d'air ont été maintenues pour correspondre aux conditions du climat prévalant effectivement.
On a préparé comme suit quatre échantillons de couches minces.
L'échantillon 1 est une couche mince d'un échantillon
de mortier ayant la composition donnée ci-dessus et qui,après
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dans l'alcool méthylique. On a alimenté le mortier à raison de
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L'échantillon 2 a été préparé en partant d'un ballast
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L'échantillon 3 se réfère également à un mortier partiel-
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L'échantillon 4 consiste en un échantillon non imprégné d'un mortier ayant la composition précitée.
Dans le tableau donné ci-dessous, on a résume les ré-
<EMI ID=23.1> .�- -�Ë' <EMI ID=24.1>
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<EMI ID=28.1> Tableau
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Ainsi qu'il est clair d'après les résultats d'essai
donnés ci-dessus, ni l'imprégnation complète , ni l'absence d'imprégnation n'ont donné des résultats intéressants puisque, dans le premier cas la diffusion humide est trop faible pour permettre le séchage du matériau après la pénétration de l'eau, tandis que dans le dernier cas, la pénétration d'eau est trop grande pour permettre au matériau de résister à la pression
d'eau extérieure due à la pluie. Cependant, l'imprégnation partielle d'après l'invention conduit à l'équilibre désiré entre
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mide , en sorte que les inconvénients qui accompagnent l'art' antérieur sont effectivement évités.
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REVENDICATIONS
1.- Procédé pour préparer un matériau de construction hydrofuge contenant un matériau de ballast et un liant ajouté ou formé au cours de la construction et de la fabrication , caractérisé en ce qu'au moins.une partie du matériau de ballast repousse l'eau ou est rendu propre à repousser l'eau et est mélangé avec le reste des ingrédients du matériau de construction , la quantité de matériau de ballast repoussant l'eau et sa granulométrie étant adaptées de telle façon que les caractéristiques de répulsion d'eau du matériau de construction soient amenées à un niveau acceptable tout en maintenant une aptitude suffisante à la diffusion de vapeur humide.