CH624082A5

CH624082A5 -

Info

Publication number: CH624082A5
Application number: CH1446977A
Authority: CH
Inventors: Charles Laleman
Original assignee: Charles Laleman
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1977-11-25
Publication date: 1981-07-15
Also published as: DE2753592A1; EG12831A; DE2753592C2; BE861443A; FR2374271B1; IT1091669B; BR7708259A; ATA891477A; AR221042A1; NL7713867A; FR2374271A1; GB1538689A; US4203674A; ES464985A1; OA05818A; JPS62862B2; AT370397B; JPS5374521A; CA1092172A

Description

La présente invention a trait à un procédé de préparation d'un matériau de construction allégé, notamment mortier ou béton allégés, fondé sur une nouvelle utilisation du sang animal. Elle vise donc l'application de sang animal dans l'industrie des ciments, mortiers et bétons en tant que moyen pour alléger les constructions et pour augmenter l'isolation thermique.

On sait que le béton classique a une densité de l'ordre de 2,2 à 2,3 kg/dm3, et que le béton léger a une densité inférieure ou égale à 1,8 kg/dm3. On sait également que, pour alléger le béton, on a préconisé, dans le passé, plusieurs solutions techniques différentes reposant sur l'utilisation de granulats, de mousses, d'agents générateurs de bulles, de colloïdes, ou encore sur l'occlusion d'air.

Selon la classification des bétons légers rappelée dans l'article de M. Venuat et de M. Tran-Thanh-Phat, «Revue des Matériaux de Construction», N° 687, mars-avril 1974, pp. 88-98, on définit le béton colloïdal léger comme matériau de construction obtenu par mélange simultané d'un entraîneur d'air, d'un colloïde, de ciment d'eau et éventuellement de sable et de filler, et qui est un type de béton cellulaire se différenciant du béton-mousse par sa composition.

Un des buts de l'invention est l'obtention de béton colloïdal léger et de mortier colloïdal léger au moyen de sang ou d'un extrait de sang.

L'état de la technique relatif au béton colloïdal léger est décrit dans les articles de M. Venuat et M. Tran-Thanh-Phat, «Revue des Matériaux de Construction», N° 687, mars-avril 1974, pp. 88-98; N° 693, mars-avril 1975, pp. 99-106, et N° 699, mars-avril 1976, pp. 89-94.

On sait par ailleurs que l'on a déjà utilisé du sang ou de l'hémoglobine dans l'industrie du bâtiment, sans toutefois obtenir un matériau allégé. Ainsi, le brevet britannique N° 522172 a proposé de l'hémoglobine à la concentration de 2 à 5% en poids par rapport au poids du ciment en vue de préparer un matériau autodur-cissable, et les brevets français N° 376406 (en 1907) et britannique N° 19183 (en 1911) ont préconisé l'emploi du sang en tant que colorant, le sang étant dans ce dernier cas utilisé en grande quantité.

Le procédé selon l'invention est défini à la revendication 1. Selon l'invention, on propose donc un agent entraîneur d'air dans l'industrie des ciments, mortiers et bétons, qui présente en outre des propriétés colloïdales intéressantes et qui est habituellement utilisé en faible quantité pour pallier les insuffisances de l'art antérieur. De plus, selon l'invention, on se propose de réaliser des mortiers légers secs prêts à l'emploi, et de réaliser un béton léger, notamment un béton colloïdal léger pouvant être aisément pompé, projeté et extradé.

Dans une mise en œuvre du procédé selon l'invention, du sang animal est utilisé en tant qu'agent entraîneur d'air et colloïde et mélangé au mélange de sable et de ciment sous forte agitation à la concentration de 0,1 à 1 % en poids par rapport au poids dudit mélange de sable et de ciment, pour obtenir un matériau allégé tel que mortier colloïdal léger et béton colloïdal léger.

Par le terme sang, on entend ici un sang animal entier ou un extrait de sang animal contenant de l'hémoglobine. Parmi les extraits de sang animal qui conviennent, on peut notamment mentionner:

— les globules, c'est-à-dire l'ensemble des éléments constitués par les hématies, les leucocytes et les thrombocytes, ledit ensemble résultant de l'élimination du plasma;

— les hématies, c'est-à-dire les globules rouges, et

— l'hémoglobine, qui est le colorant des hématies.

On a constaté que, dans le sang, ce sont principalement les hématies et l'hémoglobine qui ont les propriétés d'entraînement d'air recherchées. Donc, pour des raisons économiques, on peut préférer, selon les coûts de traitement du sang, utiliser le sang entier ou un extrait de sang plus ou moins riche en hématies ou hémoglobine.

Pour faciliter la conservation et le stockage, le sang animal ou l'extrait de sang animal sont avantageusement amenés sous forme de poudre soit par séchage, soit par lyophilisation, soit encore par application de toute autre méthode connue en soi.

L'utilisation du sang préférée selon l'invention pour obtenir un matériau allégé consiste à associer le sang, les globules, les hématies ou l'hémoglobine avec au moins un autre colloïde.

Le procédé de préparation d'un mortier ou béton allégés consiste à associer sous agitation et en présence d'eau de gâchage:

a) un mélange de ciment et de sable, et b) au moins un colloïde entraîneur d'air en poudre, choisi parmi le sang entier, les globules, les hématies et l'hémoglobine,

la quantité d'hémoglobine entraîneur d'air b étant avantageusement comprise entre 0,1 et 1 % en poids par rapport au poids du ciment contenu dans le mélange a.

L'agitation est un des éléments essentiels selon l'invention. L'obtention de l'association, comprenant de l'eau, le mélange a, le colloïde entraîneur d'air b et, le cas échéant, le colloïde c qui est mentionné plus loin, est réalisée au moyen d'air malaxeur travaillant entre 100 et 600 t/mn. En dessous de 100 t/mn, on n'arrive pas à incorporer une quantité suffisante d'air. De préférence, le malaxeur travaillera à 200 t/mn, la durée de malaxage étant en général de l'ordre de 3 à 10 mn.

Dans le mélange a, le rapport pondéral ciment/sable peut notamment être compris entre 0,3 et 1,5. Bien entendu, on peut ajouter au mélange ciment/sable des granulats légers ayant notamment une granulométrie comprise entre 0,1 et 25 mm. Ces granulats légers peuvent être du schiste expansé, des billes de polystyrène, du verre expansé, de la vermiculite, de la perlite ou du mica.

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Pour préparer un béton colloïdal léger comprenant un réseau très stable de microbulles d'air sphériques dont le diamètre est compris entre 1 n et 1 mm, ayant une bonne résistance mécanique et une faible densité (par exemple une densité de 0,8 à 1,3 kg/dm3 après 28 j), le procédé préconisé consiste à associer le mélange a de ciment et de sable avec au moins un colloïde entraîneur d'air b et au moins un autre colloïde c. La quantité de colloïde c est alors avantageusement comprise entre 0,025 et 1 % en poids par rapport au poids du ciment contenu dans le mélange a.

Parmi les colloïdes c utilisables, on peut notamment citer les dérivés cellulosiques tels que l'amidon dégradé, les esters et éthers de cellulose, les dérivés alginiques, les dérivés du silane et les polyalkylène-oxydes (par exemple ceux qui renferment de 7 à 22 motifs alkylène-oxyde par molécule) et leurs mélanges. Les colloïdes c préférés selon l'invention sont l'hydroxyéthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose et les polyéthylène-oxydes, les plus intéressants étant les polyéthylène-oxydes, car ils agissent non seulement comme colloïdes, mais également comme agents moussants et permettent ainsi d'utiliser si nécessaire une quantité de produit b voisine de la limite inférieure donnée plus haut. De façon avantageuse, on pourra utiliser

0.1.à 0,5% en poids de polyéthylène-oxyde par rapport au poids du ciment du mélange a.

L'association de a et b et éventuellement c est réalisée au moment du malaxage avec de l'eau de gâchage. Selon une technique analogue, on peut préparer des mortiers légers secs prêts à l'emploi. De façon avantageuse, le rapport pondéral eau/ciment est compris entre 0,35 et 0,45.

D'autres avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture qui va suivre d'exemples de réalisation de béton colloïdal léger. En particulier dans l'exemple 1, les colloïdes c utilisés ont été l'hydroxyéthylcellulose (commercialisée sous le nom de Natro-sol par la société Hercules-France), la carboxyméthylcellulose (commercialisée sous le nom de Blanose par la société Novacel) et l'hydroxypropylméthylcellulose (commercialisée sous le nom de Methocel par la société Dow Chemical; deux variétés d'hydroxy-propylméthylcellulose désignées par Methocel N° 1 et Methocel N° 2 ont été utilisées). Dans ces exemples, les pourcentages de colloïde entraîneur d'air et de colloïde sont exprimés en poids par rapport au poids du ciment contenu dans le mélange a.

Exemple 1 :

On prépare un béton colloïdal léger en utilisant;

— un ciment commercial courant (ciment CPA 400),

— un sable silico-calcaire de granulométrie inférieure ou égale à 0,8 mm (le rapport pondéral ciment/sable étant égal à 1),

— une poudre de sang entier d'origine animale,

— un colloïde, et

— de l'eau de gâchage en proportions variables.

Le malaxage de divers constituants a été réalisé au moyen d'un malaxeur travaillant entre 100 et 600 t/mn.

L'ensemble des résultats obtenus à 2, 7 et 28 j a été présenté dans le tableau I ci-après, dans lequel:

— E/C représente le rapport pondéral eau/ciment,

— d représente la densité du matériau,

— TF représente la résistance en traction par flexion (en kg/cm2), et

— C représente la résistance mécanique en compression simple (en kg/cm2), TF et C étant déterminées après conservation à l'air en présence d'humidité (20°C; 50% HR).

En procédant comme indiqué dans l'exemple donné ci-dessus, on peut:

1. incorporer un filler, notamment un filler calcaire, ou

2. remplacer le sable ou une partie de celui-ci par une quantité appropriée de granulats légers tels que par exemple les polystyrène, laitier expansé, vermiculite, perlite et schiste expansé. D'une manière générale, en agissant sur les pourcentages de poudre de sang ou de poudre d'extrait de sang contenant de l'hémoglobine, sur les pourcentages de colloïde et sur les modalités opératoires, dans les proportions données plus haut, on peut faire varier la densité du béton colloïdal durci de 0,5 à 1,8 kg/dm3 avec corrélativement une résistance en compression simple de 5 à 350 kg/cm2.

Exemple 2:

On prépare un béton colloïdal léger en malaxant pendant 4 mn à 200 t/mn une composition comprenant de l'eau, un mélange de 100 kg de sable (de granulométrie inférieure ou égale à 0,2 mm) et de 100 kg de ciment (CPA 400), 2 kg d'extrait de sang, 0,6 kg d'un colloïde cellulosique (carboxyméthylcellulose) et 0,3 kg de polyéthylène-oxyde en vue de comparer trois produits obtenus à partir du sang, à savoir: la poudre de sang entier, la poudre de globules rouges et la poudre de plasma de bœuf, cette dernière ne renfermant pas d'hémoglobine, le rapport pondéral eau/ciment (E/C) étant de 0,42.

On détermine la densité d du matériau ainsi obtenu ainsi que les résistances TF et C à 2, 7 et 28 j, telles que définies ci-dessus à l'exemple 1. Les résultats qui ont été consignés dans le tableau II ci-après montrent que les poudres renfermant de l'hémoglobine (poudre de sang entier et poudre de globules rouges) conduisent à des densités plus faibles.

Exemple 3 :

On prépare un mortier colloïdal léger par malaxage pendant 4 mn au moyen d'un malaxeur travaillant à 200 t/mn à partir d'eau, de ciment (ciment CPA 400), de sable ayant une granulométrie inférieure à 0,1 mm et d'un mélange de colloïdes [hydroxyéthylcellulose et poudre de sang entier dans le rapport pondéral (0,3:1)], le rapport pondéral eau/ciment (E/C) étant de 0,42.

Pour le matériau obtenu à chaque essai, on a mesuré la masse volumique apparente (en kg/m3), les résistances TF et C à 2, 7 et 28 j (en kg/cm2), la conductibilité thermique à sec (en W/m2/° C) et le retrait à 28 j. Les résultats ont été consignés dans le tableau III ci-après.

A l'état frais, le mortier colloïdal léger obtenu selon chaque essai de l'exemple 3 est gras, très adhérent au support. Il est parfaitement pompable et projetable à la machine à projeter le mortier. Les vibrations, le pompage et la projection ne détruisent pas les microbulles d'air.

Le temps de prise du mortier colloïdal léger est légèrement allongé, ce qui donne au matériau un délai d'application plus long, mais il est possible de l'accélérer au moyen d'un accélérateur de prise connu en soi.

Le retrait thermique de ce matériau est du même ordre de grandeur que celui d'un béton classique (10 |x/m/°C). De plus, comme le montrent les résultats du tableau III ci-après, les résistances en compression obtenues après 28 j de conservation dans l'air humide (20°C; 50% H.R.) sont de:

— 50 kg/cm2 pour le mélange économique (faible teneur en colloïdes) de mortier colloïdal léger de masse volumique

1100 kg/m3, et

— 212 kg/cm2 pour le mortier colloïdal léger de masse volumique

1500 kg/m3.

Le rapport TF/C varie entre 0,60 et 0,30 selon la densité, au lieu de 0,15 à 0,20 pour les bétons classiques. L'augmentation sensible de ce rapport traduit une importante réduction de la fragilité du matériau et une très grande faculté d'accommodation sous les sollicitations en traction.

Le retrait hydraulique après prise du mortier colloïdal léger est plus élevé que celui d'un béton compte tenu de la teneur élevée en éléments fins; mais ce qui compte dans un enduit, c'est la fissura-bilité. Le module d'élasticité du mortier colloïdal léger selon l'invention est de l'ordre de 60000 kg/cm2, soit environ 1/5 de celui d'un béton traditionnel; autrement dit, à contrainte égale, le mortier selon l'invention se déforme cinq fois plus qu'un béton clas5

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sique. C'est cette grande déformabilité qui met ce matériau léger à l'abri des fissurations. La grande résistance à la fissuration et la plasticité sont dues à la présence de nombreuses bulles d'air qui arrêtent les microfissurations éventuelles, à l'image d'un trou que l'on perce à l'extrémité d'une fissure d'une vitrine pour en stopper la propagation.

Le mortier colloïdal léger est très peu capillaire et parfaitement résistant aux cycles de gel-dégel. Enfin, les variations dimen-sionnelles gonflement/retrait lors des cycles de séchage/humidification sont sensiblement les mêmes que celles d'un béton traditionnel.

Compte tenu de ces propriétés, le mortier colloïdal léger selon l'invention est parfaitement utilisable dans les domaines de l'enduit monocouche et de l'enduit isolant extérieur.

Exemple 4 :

On prépare un béton colloïdal léger contenant des granulats légers (en abrégé BCLGL) à partir d'eau, de ciment (CPA 400), de sable (granulométrie inférieure ou égale à 0,1 mm), de granulats légers (schiste expansé, polystyrène, laitier expansé, vermiculite ou perlite) et d'un mélange de colloïdes [hydroxypropylcellulose et poudre de sang entier dans le rapport pondéral (0,3:1)]. On malaxe pendant 4 mn à 200 t/mn l'ensemble des ingrédients et, pour chaque essai, on mesure la masse volumique apparente, les résistances TF et C à 2, à 7 et 28 j, la conductibilité thermique à sec (en W/m2/°C) et le retrait hydraulique à 28 j (en fi/m). Les résultats sont consignés dans le tableau IV ci-après, où i) la granulométrie des granulats légers est donnée en mm et ii) le poids du mélange de colloïdes (b+c) est exprimé en pourcentage par rapport au poids du ciment.

Le BCLGL ainsi obtenu est parfaitement projetable à la machine. A titre d'exemple et pour illustrer son utilisation, on peut préciser que l'on a obtenu de bons résultats du point de vue de l'isolation thermique en déposant un enduit isolant extérieur comprenant une couche de BCLGL de 2 à 6 cm et une couche de finition de mortier colloïdal léger selon l'exemple 3 de 2 cm.

Exemple 5:

On prépare un béton colloïdal léger selon le procédé décrit à l'exemple 2, mais en utilisant de la poudre de sang entier comme colloïde entraîneur d'air b et du polyéthylène-oxyde comme colloïde c. Les résultats consignés dans le tableau V ci-après montrent que l'on obtient un produit final ayant de bonnes propriétés avec de faibles quantités de sang (0,1 à 0,2% en poids par rapport au poids du ciment).

Tableau I

N°

d'essai

Entraîneur d'air

Colloïde

E/C

d

2 j TF

C

d

7j TF

C

d

28 j TF

C

1

0,50% poudre de sang

0,15% Methocel N° 1

0,42

1,39

16

44

1,27

34

107

1,26

36

117

2

0,25% poudre de sang

0,25% Blanose

0,44

0,99

0

0,87

6

21

0,85

9

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0,15% poudre de sang

0,25% Blanose

0,44

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0

0,92

13

26

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4

0,50% poudre de sang

0,15% Methocel N° 2

0,44

1,30

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1,19

31

84

1,17

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91

5

0,50% poudre de sang

0,15% Methocel N° 2

0,42

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1,18

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89

1,16

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6

0,50% poudre de sang

0,10% Methocel N° 2

0,42

1,24

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1,15

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1,12

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0,50% poudre de sang

0,05% Methocel N° 2

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0,025% Methocel N° 2

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9

0,50% poudre de sang

0,10% Natrosol

0,42

0,9

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11

0,83

9

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0,82

11

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0,25% poudre de sang

0,10% Natrosol

0,42

1,07

7

17

0,99

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39

0,98

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45

Tableau II

Extrait de sang Résistance Résistance Résistance

2j 7 j 28 j

d

TF

C

TF

C

TF

C

Poudre de sang entier .

1,10

16

50

25

87

31

94

Poudre de globules

rouges

1,13

18

49

31

89

31

95

Poudre de plasma de

1,45

32

106

47

179

49

195

Tableau III

N°

Masse volu

Composition en

Mélange de

Résis

Conductibilité

Retrait d'essai mique appa kg/m3

colloïdes tance tance "

tance thermique hydraulique

rente à sec

2 j

7 j

28 j a sec

à 28 j

(kg/m3)

Ciment Sable

(W/m2/° C)

(M/m)

TF C

11

1100

490 490

1%

16 50

25 87

31 94

0,35

1500

12

1200

530 530

0,6%

22 65

31 104

32 109

0,39

1550

13

1300

580 580

0,5%

24 80

38 132

39 151

0,43

1310

14

1500

650 650

0,3%

31 108

44 181

47 212

0,50

1370

5

Tableau IV

624 082

N°

Masse

Composition par m3

Mélange

Résistance

Conducti-

Retrait d'essai volu

de

2j

7j

28 j vité ther hydrau

mique

Ciment Sable

Quantité

colloïdes

mique a sec lique

apparente

(kg)

granulats

TF

C

TF

C

TF

C

(W/m2/° C)

à 28 j

à sec

(granulo-

(kg/m3)

mètri e)

15

500

180

3101

(0,3-0,8 mm) 8001

(1,6-2,5 mm)

0,40%

6

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0,10

1180

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180

3201

(0,3-0,8 mm) 8001

(0,8-1,6 mm)

0,35%

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0,22

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210

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(0,5-0,8 mm) 8001

(1,2-2 mm)

1%

12

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26

175

0,35

860

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1450

300

4401

(0,1-0,4 mm) 8801

(0,5-0,8 mm)

0,3%

21

138

36

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0,45

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Tableau V

N° Poudre Polyéthylène-oxyde E/C 2j 7j 28 j d'essai de sang

d

TF

C

d

TF

C

d

TF

C

19

1%

2%

0,62

0,93

7

12

0,93

10

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0,85

11

31

20

0,5%

0,15%

0,42

0,96

11

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0,96

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37

0,86

16

47

21

0,3%

0,1%

0,42

1,06

11

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1,06

17

56

0,95

18

65

22

0,2%

0,1%

0,41

1,32

16

81

1,31

21

100

1,22

23

123

Claims

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1. Procédé de préparation d'un matériau de construction allégé, caractérisé en ce que l'on associe sous agitation, en présence d'eau:

a) un mélange de ciment et de sable, avec b) au moins un colloïde entraîneur d'air en poudre choisi parmi le sang animal entier, les globules, les hématies et l'hémoglobine,

la quantité de colloïde entraîneur d'air étant comprise entre 0,1 et 1 % en poids par rapport au poids du ciment contenu dans le mélange a.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on associe à a et b au moins un colloïde c.

2

REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la quantité de colloïde c est comprise entre 0,025 et 1 % en poids par rapport au poids du ciment contenu dans le mélange a.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange de a et b est fait sous agitation au moyen d'un malaxeur travaillant entre 100 et 600 t/mn et de préférence à 200 t/mn.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que,

dans le mélange a, le rapport pondéral ciment/sable est compris entre 0,3 et 1,5.

6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le colloïde c est choisi parmi l'hydroxyéthylcellulose, l'hydroxypro-pylméthylcellulose, la carboxyméthylcellulose, et les polyéthylè-neoxydes.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que des granulats légers ayant une granulométrie comprise entre 0,1 et 25 mm sont associés au mélange a.

8. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que des granulats légers ayant une granulométrie comprise entre 0,1 et 25 mm sont associés au mélange a.

9. Matériau obtenu selon le procédé de la revendication 1.