EP3325424A1 - Procede de preparation d'un béton ou mortier allegé contenant de la glycerine - Google Patents

Procede de preparation d'un béton ou mortier allegé contenant de la glycerine

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EP3325424A1
EP3325424A1 EP16753953.5A EP16753953A EP3325424A1 EP 3325424 A1 EP3325424 A1 EP 3325424A1 EP 16753953 A EP16753953 A EP 16753953A EP 3325424 A1 EP3325424 A1 EP 3325424A1
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EP
European Patent Office
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composition
dry
paste
mortar
glycerin
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16753953.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Mickaël PERRAT-DIT-GENTON
Daniel Comoy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Weber SA
Original Assignee
Saint Gobain Weber SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Weber SA filed Critical Saint Gobain Weber SA
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a method for the preparation of a lightweight concrete or mortar having a density in the cured state of less than 1800 kg / m 3 , from a dry or paste composition, the mortar composition or concrete thus obtained and its use in the manufacture of construction products such as wall coatings, facade coatings, technical mortars, floor renders or lightweight screeds.
  • Concretes or mortars are composed of aggregates and / or sands agglomerated by a lant.
  • aggregates are aggregates of stone, gravel or sand.
  • Mortar is distinguished from concrete by the size of aggregates present in its composition. 3 the aggregates have a mean diameter greater than 8 mm, we speak of concrete. 3 their diameter is less than 8 mm, it will be called mortar.
  • a mortar is composed of fine sands or aggregates and f ilers which are finely ground inorganic materials, all of which constituents are agglomerated by a lant.
  • Lightweight concrete is characterized by a lower volumetric mass than a common concrete. While a common concrete or mortar has a density in the cured state of about 2300 kg / m 3 , a concrete or light mortar is conventionally characterized by a density in the cured state of less than 1800 kg / m 3 .
  • the lightening of mortars or concretes is carried out either by the introduction of lightening loads, such as expanded clays, expanded schists, pumice stones, expanded polystyrene (or EPS, cork, cenospheres). in particular fly ash, expanded glass, vermiculite or perlite, or by the introduction into the composition of surfactants which generate air bubbles during mixing or by chemical reaction, for example in the presence of powdered dusts.
  • lightening loads such as expanded clays, expanded schists, pumice stones, expanded polystyrene (or EPS, cork, cenospheres).
  • fly ash expanded glass, vermiculite or perlite
  • surfactants which generate air bubbles during mixing or by chemical reaction, for example in the presence of powdered dusts.
  • the solution adopted today for the lightening of wall coatings (monolayers for example) or screeds is obtained by the addition of light mineral fillers such as perlite, vermiculite, expanded clay (Leca®), EPS or glass expanded (Poraver®).
  • light mineral fillers such as perlite, vermiculite, expanded clay (Leca®), EPS or glass expanded (Poraver®).
  • the inventors have surprisingly discovered that it is possible to obtain a mortar or concrete composition having the same lightening properties as a composition based on lightening fillers, even if it is free of such fillers, but which remains stable. in the pasty state before curing and which has the properties of workability and strength sought for the desired applications.
  • Lightening is achieved by essentially using the entrained air during mixing of the mortar or concrete composition during its preparation process.
  • the process developed in the present invention advantageously makes it possible to reduce the consumption of granules lightened compared with to the solutions currently used: for the same surface to be coated and the same thickness of product, while maintaining the desired mechanical properties, it is possible to use a smaller amount of powdered mortar composition or paste.
  • the proposed solution is more sustainable in terms of the environment than the solutions currently used: it makes it possible in particular to limit the consumption of raw materials which are wasteful riches, by using a readily available by-product of the biodiesel industry.
  • Formulations that use lighter fillers as the sole means of lightening are highly energy-intensive since these fillers must be extracted or prepared and then shaped to meet the lightening criterion and again be transported to the processing site. , then on the site of use.
  • the present invention relates to a process for the preparation of a lightened concrete or concrete having a density in the cured state of less than 1800 kg / m 3 from a dry composition or from a mortar or concrete paste comprising at least one inorganic or organic binder, aggregates and fillers, and at least one air-entraining agent, in which the various constituents are mixed in the presence of a quantity of glycerine of between 0.01 and 4% by weight relative to the weight total of the dry or paste composition.
  • the process according to the present invention makes it possible to prepare a lightened concrete or concrete composition without requiring the prior formation of an intermediate foam which would then be mixed with the rest of the constituents, in particular with the binder.
  • the lightened composition is prepared directly in a single step and is stable in the pasty state.
  • the mortar composition may be in pulverulent form and is then referred to as a dry composition. Such a composition is said to be “ready to mix” in the sense that only an addition of water is necessary to obtain the composition of mortar or wet concrete which will then harden.
  • the mortar composition may also be in the form of a paste and is referred to as a paste mortar composition. Such a composition is said to be “ready to use” since it is not necessary to mix it with mixing water before it is used.
  • the composition according to the present invention is free of lightening fillers. The lightening is obtained thanks to the simultaneous presence of the air-entraining agent and glycerin and does not require the compulsory presence of lightening loads. 3 However, the composition contains lightening loads, the relief will only be improved.
  • the composition may comprise up to 30% by weight of lightening fillers chosen from expanded clay, expanded shale, pumice, expanded polystyrene (or EPS), cork, cenospheres including fly ash, expanded glass, vermiculite or perlite.
  • lightening fillers chosen from expanded clay, expanded shale, pumice, expanded polystyrene (or EPS), cork, cenospheres including fly ash, expanded glass, vermiculite or perlite.
  • the amount of these charges is in particular variable according to their apparent density.
  • the percentages of the various constituents of the composition are given in percentage by weight relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • the amounts indicated for the various components are given before mixing with the amount of water required for mixing.
  • the term "leaching charges” is intended to mean fillers having a particle density of between 10 and 1000 kg / m 3 , such as expanded clays, expanded shales, pumice stones, expanded polystyrenes, cenospheres including fly ash, expanded glass, vermiculite or perlite, cork or other light loads conventionally used in the field of building materials.
  • the mortar or concrete composition is in the form of a mixture comprising aggregates, fibers, binders and other additives (eg, starch ether, water repellent, fluidizing agent, fibers, air entraining agent. ).
  • additives eg, starch ether, water repellent, fluidizing agent, fibers, air entraining agent.
  • Glycerol or glycerol of empirical formula CsHsC is 1,2,3-propanetriol. It is a by-product of the transesterification reaction of vegetable oils used in biodiesel production processes. Ble occurs naturally in liquid form. In the process according to the present invention, it is possible to use glycerin in liquid form. It is also possible that it is encapsulated in an envelope or that it is adsorbed on a solid component: it is therefore comparable to an ide soil. In these two cases (encapsulation and adsorption) we speak of a sol state.
  • glycerine can be introduced into the process in different ways.
  • Glyceri can not be introduced during the preparation of the dry or paste composition.
  • B can also be introduced after the preparation of the dry or paste composition at the site of use.
  • the glycerin When the glycerin is integrated directly into the dry composition or paste mortar or concrete, during the preparation of it, whatever the form in which it is presented (solid or liquid), the composition used The process according to the present invention is then "ready to mix” (dry composition) or “ready to use” (paste composition).
  • the glycerium used is in the liquid state and can be sprayed onto at least one of the powder components of the composition prior to mixing the various components during manufacture of the mortar composition. This operation is carried out in factories manufacturing dry mortar or paste compositions.
  • the glyceroliquid is adsorbed on a filler prior to mixing and preparing the composition.
  • it can be adsorbed on a filler having a high specific surface, for example a filler having a specific surface area greater than 10 m 2 / g.
  • This filler may be one of the constituents of the mortar or concrete composition, or may be a specific charge dedicated to the adsorption of glycerine.
  • the liquid glycerine can also be sprayed onto a filler, for example of the sand type, at the time of preparation of the dry mortar or paste composition.
  • the liquid glycerine may also be introduced into the mixer used for the manufacture of a paste mortar composition, without it having been previously absorbed or sprayed onto any charge.
  • glycerine in the liquid state can be added directly when mixing with water a dry mortar composition at the application site.
  • Ble can also be mixed directly on the application site with the paste composition, even if this mode of real isation is not preferred since the paste mortar composition can no longer be considered "ready for use”.
  • the glycerine When the glycerine is in the solid state, that is to say when it is encapsulated in an envelope or adsorbed on a charge, it can be considered to be in the form of a powder.
  • the glycerin powder can then be introduced together with the other powder constituents (aggregates, binders, mineral fillers, powdery additives, etc.) in the mixer at the site where the dry mortar or paste composition is made.
  • the mixing water and the other possible fluid additives are then mixed with this composition at the site of use to obtain a mortar or pasty concrete composition from a composition of dry mortar.
  • glycerine in powder form directly on the application site, for example by stirring with the mixing water.
  • the binder used in the compositions prepared according to the present invention may be a mineral hydraulic binder chosen from Portland cements, aluminous cements, sulphoaluminous cements, belitic cements, blast furnace slags, phosphomagnesium cements, pozzolanic blend cements. optionally comprising fly ash, silica fumes, limestone, calcined shale and / or natural or calcined pozzolans, alone or as a mixture. It can also be a source of calcium sulphate and be selected from plaster or hemihydrate, gypsum and / or anhydrite. It can also be aerial lime or hydraulic lime, natural or artificial. These different types of binders can be used alone or in mixture.
  • the binder may also be an organic binder and may comprise polymer dispersions or redispersible powders.
  • acrylic or vinyl polymers or co-polymers styrene and butadiene copolymers, styrene and acrylic acid copolymers, vinyl acetate and ethylene copolymers, copolymers of styrene and butadiene copolymers, copolymers of styrene and of acrylic acid, copolymers of vinyl acetate and of ethylene, copolymers of vinyl acetate and vinyl versatate, and their derivatives.
  • binders are used in so-called "organic" mortar compositions to prepare for example, adhesives, undercoatings, finishing coatings for thermal insulation from the outside (ITE) or smoothing and floor plasters.
  • organic mortar compositions to prepare for example, adhesives, undercoatings, finishing coatings for thermal insulation from the outside (ITE) or smoothing and floor plasters.
  • This type of composition is in the form of a paste in which the mixing water is already introduced. The dough usually stored in buckets is directly ready for use.
  • Some inorganic binder compositions may also include a powdery organic binder, such as powdered polymeric resins.
  • the inorganic and / or organic binder represents between 5 and 50% by weight of the total dry mixture of the various powder constituents, depending on the use chosen for the composition.
  • Aggregates are grains of stone, gravel, chippings, pebbles and / or sands whose content varies between 50 and 95% by weight relative to the total dry composition or paste.
  • inert fillers also known as calcareous and / or siliceous fillers.
  • Their content is generally between 0 and 30% by weight relative to the total dry composition or paste.
  • the glycerine when it is in liquid form, is sprayed on the siliceous fillers present in the dry composition or paste.
  • the composition used in the process according to the present invention necessarily comprises at least one air-entraining agent, preferentially chosen from anionic, cationic, zwitterionic and / or nonionic surfactants or their mixture. Examples include sulphated or sulphonated compounds.
  • Said composition comprises between 0.005 to 0.4% by weight of air-entraining agent relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • the composition comprises between 0.005 and 0.1% by weight of air-entraining agent relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • the amount of glycerine varies between 0.3 and 2.5% by weight relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • the glycerine advantageously makes it possible to stabilize the air bubbles formed by the air-entraining agent and to maintain this stability as long as the composition is in the pasty state.
  • the composition used in the process according to the present invention further comprises, preferably, a viscosifying agent. Examples include polyvinyl alcohols, starch ethers, cellulose ethers, guar ethers, polyamides, clays as a viscosity agent. 3 ⁇ 4 presence makes it possible to reinforce the stability of the air bubbles, forming a network crosslinking.
  • the amount of viscosity agent present in the composition according to the present invention is between 0.01 and 0.5% by weight relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • the amount of polyvinyl alcohol represents less than 0.1% by weight relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • the composition according to the present invention therefore comprises at most 0.1% by weight of polyvinyl alcohol relative to the total weight of the dry composition or paste.
  • additives or adjuvants conferring particular properties to the concrete or mortar composition may be added.
  • rheological agents such as plasticizers or super plasticizers, water-retaining agents, thickening agents, biocidal and / or fungicidal agents, dispersing agents, pigments, accelerators and / or retarders, fibers and also other agents to improve the setting, hardening and / or stability of the mortar or concrete after application, to adjust the color, the workability, the implementation or the impermeability.
  • the total content of additives and adjuvants conventionally varies between 0.001 and 5% by weight relative to the total weight of the dry or paste composition. These additives are generally included in the formulations of the dry composition.
  • the present invention also relates to a composition of mortar or wet concrete, obtainable by the method described above.
  • a composition is characterized in particular by a density of less than 1800 kg / m 3 in the cured state and a good stability of the dough.
  • the stability of the entrained air in the wet composition is measured according to the conditions defined in EN 196-1, by measuring the density of the paste immediately after mixing (t 0 ) and then 30 minutes after mixing (t 3 o) - 9 the variation in volumetric mass between these two measurements is less than 100 g / 1, the dough is considered stable.
  • the present invention also relates to construction products such as wall coatings, floor coatings or lightweight screeds, as well as mortars, repair mortars, patching mortars, organic adhesives, finishing coatings, organic undercoatings ITE or organic patching compounds obtained by curing the mortar or wet concrete composition as described above.
  • construction products such as wall coatings, floor coatings or lightweight screeds, as well as mortars, repair mortars, patching mortars, organic adhesives, finishing coatings, organic undercoatings ITE or organic patching compounds obtained by curing the mortar or wet concrete composition as described above.
  • the apparent volumic masses and the mechanical properties of the cured products are measured on specimens at 7 and 28 days in accordance with the NF EN 196-1 standard on 4x4x16 cm test pieces. The dimensional and weight variations of the specimens are also measured.
  • Example 1 formulation of facade plaster monolayer al legé
  • a conventional lightened mortar composition is prepared using lightening fillers from a composition currently marketed under the name weber.
  • lite F by mixing 21 g of water with 100 g of this powdery composition (mixing rate of 21 ° /).
  • This product is classified as C9I W2, that is to say that it has a compressive strength after 28 days between 1, 5 and 5 MPa and that the adsorption of water by capillarity is less than 2 kg / m 2 . min 0 5 .
  • a Putzmeister SP1 type spraying device a wet mortar composition is stripped by mixing for 4 to 10 minutes and then the resulting mix is applied in a 15 mm pass on a masonry support.
  • the product consumption on proj ection for a thickness of 15 mm is of the order of 20 kg / m 2 .
  • a lightened dry mortar composition A is prepared according to the process of the present invention by mixing the following components in the proportions indicated in Table 1 below.
  • constituent (by weight) Composition A is indicated in Table 1 below.
  • the mixing rate to prepare this wet coating composition is 17% (thus 17 g of water are mixed with 100 g of powder corresponding to the mixture described above), so as to obtain a paste whose implementation. is identical to that obtained with the commercial product weber.lite F.
  • the glycerin is introduced in liquid form, directly with the mixing water.
  • a Putzmeister SP11 type projection device a wet mortar composition is stripped by mixing for 4 to 10 minutes and then the resulting mix is applied in a 15 mm pass on a masonry support.
  • the mechanical characteristics are measured and summarized in Table 2 below.
  • the density is measured immediately after projection of the coating (to), then after 30 min (t 3 o) and finally in the cured state after 28 days.
  • Capillary absorption is measured to evaluate the structure of the porosity of the coating.
  • the dimensional variations reflect the evolution of the shrinkage conventionally measured on 2x4x16 samples stored at a temperature of 23 ° C in a medium at 50% relative humidity. Density at t0 (after 1550 projection) in kg / m 3
  • the small difference between the densities measured at t 0 and t 3 o shows the stability of the entrained air.
  • the mortar composition thus obtained is lightened and has a compressive strength compatible with the desired applications, and controlled shrinkage.
  • the mortar thus obtained is classified C9I W2 and is therefore quite comparable to that obtained with the weber.lite F product based on reducing loads. .
  • Example 2 monolayer coating formulations
  • composition B2 to B5 were made from a monolayer coating composition of weber.pral F type (composition B1) in which various constituents were added (cellulose ether, air entrainer, glycerin and or polyvinyl alcohol). The mixtures are made in the laboratory by mixing the various constituents in a lem planetary mixer at a speed of 60 rpm for a period of 90 seconds.
  • compositions B2 and B3 are compositions according to the present invention which show that in the presence of glycerin and possibly polyvinyl alcohol, it is possible to obtain a mortar lighter than the control composition B1 for which no addition has been performed, with also very good stability of the entrained air.
  • composition B4 not according to the invention
  • the density is greatly reduced at t 0 but the stability of the entrained air is very poor.
  • the composition B5 (not according to the invention) which comprises a larger amount of air entrainer: the density decreases but the stability of the air is not satisfactory.
  • the differences between the densities at t 0 and t 3 o is greater than 100 g for the compositions B4 and B5, indicating a high instability of the entrained air.
  • compositions C2 and C3 correspond to compositions without lightening fillers implemented according to the method of the present invention.
  • Composition C1 is a comparative composition comprising expanded clays as lightweight fillers.
  • Glycerin is introduced in liquid form directly with the mixing water.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de préparation d'un mortier ou béton allégé présentant une masse volumique à l'état durci inférieure à 1800 kg/m3 à partir d'une composition sèche ou en pâte comprenant au moins un liant minéral ou organique, des granulats, au moins un agent entraîneur d'air. Le procédé comprend la préparation de ladite composition par mélange des différents constituants, en présence d'une quantité de glycérine comprise entre 0,01 et 4% en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. L'invention porte également sur la composition ainsi obtenue et sur son utilisation pour fabriquer des produits de construction tels que des enduits muraux, des enduits de façade, des mortiers techniques, des enduits de sols ou des chapes allégés.

Description

PROCEDE DE PREPARATION D' UN BÉTON OU MORTIER ALLÉGÉ CONTENANT
DE LA GLYCERINE
La présente invention concerne un procédé de préparation d' un béton ou mortier al légé présentant une masse volumique à l ' état durci i nférieure à 1800 kg/ m3, à parti r d' une composition sèche ou en pâte, la composition de mortier ou béton ainsi obtenue et son util isation pour fabriquer des produits de construction tels que des enduits muraux, des enduits de façade, des mortiers techniques, des enduits de sols ou des chapes al légées.
De nombreux travaux dans le domaine de la construction portent actuel lement sur la recherche de matériaux et produits allégés, qui , étant moins denses, exercent moi ns de contraintes sur le support sur lequel ils sont déposés et permettent ai nsi de ne pas alourdir les structures. Ces produits allégés sont également avantageux en termes d' ergonomie pour les util isateurs. On cherche également des produits de construction ayant un i mpact réduit sur l ' empreinte CO2 soit au niveau de leurs formulations et/ ou de leurs procédés de fabrication soit au niveau de leur acheminement aux cl ients. On cherche également à di minuer le coût issu des transports aussi bien lors de leur fabrication que sur les produits finis. Il reste toutefois i mportant que ces matériaux gardent de bonnes propriétés tant rhéologiques, mécaniques (tenue mécanique, résistance aux chocs, résistance aux divers stress mécaniques) que t hermiques.
Les bétons ou mortiers sont composés de granulats et/ ou sables agglomérés par un l iant . Dans les bétons courants, les granulats sont des agrégats de pierre, graviers ou sable. Le mortier se distingue du béton par la taille des granulats présents dans sa composition. 3 les granulats ont un diamètre moyen supérieur à 8 mm, on parlera de béton. 3 leur diamètre est inférieur à 8 mm, on parlera de mortier. Un mortier est composé de sables ou granulats f ins et de f il lers qui sont des matières mi nérales finement broyées, l ' ensemble de ces constituants étant agglomérés par un l iant . Un béton léger est caractérisé par une masse vol umique plus faible qu' un béton courant . Alors qu' un béton ou mortier courant a une masse volumique à l ' état durci d'environ 2300 kg/ m3, un béton ou mortier léger se caractérise de façon classique par une masse volumique à l'état durci inférieure à 1800 kg/ m3.
Aujourd'hui, l'allégement des mortiers ou bétons s'effectue soit par l'introduction de charges allégeantes, comme par exemple les argiles expansées, les schistes expansés, les pierres ponces, les polystyrènes expansés (ou EPS , le liège, les cénosphères notamment de cendres volantes, le verre expansé, la vermiculite ou la perlite, soit par l'introduction dans la composition de tensio-actifs qui génèrent des bulles d'air lors du malaxage ou par réaction chimique, comme par exemple en présence de poudre d'aluminium ou de peroxyde d'hydrogène. L'allégement obtenu par l'utilisation de tensioactifs est en général plus délicat à maîtriser puisque la quantité de bulles générées lors de la formation du mortier et donc la masse volumique de celui-ci dépend fortement du temps et de la vitesse de malaxage du mortier lors de sa préparation. Il est nécessaire d'ajouter dans les compositions de mortier ou bétons comprenant des tensioactifs de nombreux composés stabilisateurs. Malgré ces ajouts, la masse volumique du mortier ou béton à l'état pâteux obtenu par ce type d'allégement n'est en général pas stable dans le temps lors de la mise en œuvre, l'instabilité étant d'autant plus marquée que la teneur en tensioactifs dans la composition de mortier ou béton est élevée et que la masse volumique est faible. Par conséquent, la solution retenue aujourd'hui pour l'allégement des enduits muraux (monocouches par exemple) ou des chapes est obtenue par l'ajout de charges minérales légères de type perlite, vermiculite, argiles expansées (Leca®), EPS ou verre expansé (Poraver®).
Les inventeurs ont découvert de façon surprenante qu'il était possible d'obtenir une composition de mortier ou béton possédant les mêmes propriétés d'allégement qu'une composition à base de charges allégeantes, même en étant exempte de telles charges, mais qui reste stable à l'état pâteux avant durcissement et qui possède les propriétés d'ouvrabilité et de résistance mécanique recherchées pour les applications souhaitées. L'allégement est obtenu en utilisant essentiellement l'air entraîné pendant le malaxage de la composition de mortier ou de béton lors de son procédé de préparation. Le procédé mis au point dans la présente invention permet avantageusement de réduire la consommation de granulat s allégés par rapport aux solutions utilisées actuellement : pour une même surface à revêtir et une même épaisseur de produit, en maintenant les propriétés mécaniques souhaitées, il est possible d'utiliser une quantité moins importante de composition de mortier en poudre ou en pâte. La solution proposée est plus durable en terme d'environnement que les solutions utilisées actuellement : elle permet notamment de limiter la consommation des matières premières qui sont des richesses épui sables, en utilisant un sous-produit de Γ industrie du biodiesel, facilement disponible. Les formulations qui utilisent des charges allégées comme unique moyen d'allégement sont fortement consommatrices d'énergies puisque ces charges doivent être extraites ou préparées puis mises en forme de façon à répondre au critère d'allégement et à nouveau être transportées sur le site de transformation, puis sur le site d'utilisation.
La présente invention porte sur un procédé de préparation d'un mortier ou béton allégé présentant une masse volumique à l'état durci inférieure à 1800 kg/ m3 à partir d'une composition sèche ou en pâte de mortier ou béton comprenant au moins un liant minéral ou organique, des granulats et des fillers, et au moins un agent entraîneur d'air, dans lequel on mélange les différents constituants en présence d'une quantité de glycérine comprise entre 0,01 et 4%en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
Avantageusement, le procédé selon la présente invention permet de préparer une composition de mortier ou béton allégé sans nécessiter la formation préalable d'une mousse intermédiaire qui serait ensuite mélangée avec le reste des constituants, notamment avec le liant. La composition allégée est préparée directement, en une seule étape, et est stable à l'état pâteux.
La composition de mortier peut se présenter sous forme pulvérulente et on parle alors de composition sèche. Une telle composition est dite « prête au gâchage » dans le sens où seul un ajout d'eau est nécessaire pour obtenir la composition de mortier ou de béton humide qui ensuite durcira. La composition de mortier peut également se présenter sous la forme d'une pâte et on parle alors d'une composition de mortier en pâte. Une telle composition est dite «prête à l'emploi » puisqu'il n'est pas nécessaire de la mélanger avec de l'eau de gâchage avant son utilisation. De façon préférée, la composition selon la présente invention est exempte de charges allégeantes. L'allégement est obtenu grâce à la présence simultanée de l'agent entraîneur d'air et de la glycérine et ne nécessite pas la présence obligatoire de charges allégeantes. 3 toutefois, la composition contient des charges allégeantes, l'allégement n'en sera qu'amélioré. La composition peut comprendre jusqu'à 30 %en poids de charges allégeantes choisies parmi I es argi I es expansées, les schistes expansés, les pierres ponces, les polystyrènes expansés (ou EPS), le liège, les cénosphères notamment de cendres volantes, le verre expansé, la vermiculite ou la perlite. La quantité de ces charges est notamment variable en fonction de leur masse volumique apparente.
Dans la présente invention, les pourcentages des différents constituants de la composition sont donnés en pourcentage en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. Dans le cas d'une composition de mortier ou béton pulvérulente, les quantités indiquées pour les différents constituants, sont données avant mélange avec la quantité d'eau nécessaire pour le gâchage.
Sous le terme de «charges allégeantes», au sens de la présente invention, on comprend les charges possédant une masse volumique des particules comprise entre 10 et 1000 kg/ m3, comme les argiles expansées, les schistes expansés, les pierres ponces, les polystyrènes expansés, les cénosphères notamment de cendres volantes, le verre expansé, la vermiculite ou la perlite, le liège ou autres charges légères classiquement utilisées dans le domaine des matériaux de construction.
La composition de mortier ou béton se présente sous la forme d'un mélange comprenant les granulats, fi Mers, liants et autres additifs (par exemple de type éther d'amidon, agent hydrofuge, agent fluidifiant, fibres, agent entraîneur d'air....).
La glycérine ou glycérol, de formule brute CsHsC est le 1,2,3- propanetriol. Il s'agit d'un sous-produit de la réaction de transestéri fi cation des huiles végétales utilisées dans les procédés de production de biodiesel. Ble se présente naturellement sous forme liquide. Dans le procédé selon la présente invention, il est possible d'utiliser la glycérine sous forme liquide. Il est également possible qu'elle soit encapsulée dans une enveloppe ou qu'elle soit adsorbee sur un constituant solide : elle est donc comparable à un sol ide. On parlera dans ces deux cas (encapsulât ion et adsorption) d' un état sol ide.
En fonction de la forme sous laquel le el le se présente (sol ide ou liquide), la glycérine peut être introduite dans le procédé de différentes façons.
La glycéri ne peut être i ntroduite lors de la préparation de la composition sèche ou en pâte. B le peut également être introduite après la préparation de la composition sèche ou en pâte, sur le site d' util isation.
Lorsque la glycérine est intégrée directement à la composition sèche ou en pâte de mortier ou béton, lors de la préparation de cel le-ci , quel le que soit la forme sous laquel le elle se présente (solide ou l iquide), la composition util isée dans le procédé selon la présente i nvention est alors « prête au gâchage » (composition sèche) ou« prête à l ' emploi » (composition en pâte).
3 la glycéri ne uti lisée est à l ' état l iquide, el le peut être pulvérisée sur au moins un des constituants pulvérulents de la composition avant le mélange des différents constituants pendant la fabrication de la composition du mortier. Cette opération est réal isée dans les usines de fabrication des compositions de mortier sèche ou en pâte. Salon un mode de réalisation, la glycéri ne l iquide est adsorbée sur une charge avant le mélange et la préparation de la composition. De façon avantageuse, el le peut être adsorbée sur une charge possédant une surface spécif ique élevée, par exemple une charge possédant une surface spécif ique supérieure à 10 m2/ g. Cette charge peut être un des constituants de la composition de mortier ou béton, ou peut être une charge spécif ique dédiée à Γ adsorption de la glycérine. La glycéri ne liquide peut également être pulvérisée sur une charge, par exemple de type sable, au moment de la préparation de la composition de mortier sèche ou en pâte.
La glycérine liquide peut également être introduite dans le mélangeur utilisé pour la fabrication d' une composition de mortier en pâte, sans qu' elle ait été préalablement absorbée ou pulvérisée sur aucune charge.
Enf in, la glycérine à l ' état l iquide peut être aj outée directement lors du gâchage avec l ' eau d' une composition de mortier sèche, sur le site d' application. Ble peut aussi être mélangée directement sur le site d' application avec la composition en pâte, même si ce mode de réal isation n'est pas préféré puisque la composition de mortier en pâte ne peut plus être considérée comme « prête à l'emploi ».
Lorsque la glycérine se trouve à l'état solide, c'est-à-dire lorsqu'elle est encapsulée dans une enveloppe ou adsorbée sur une charge, on peut considérer qu'elle se présente sous forme de poudre. La glycérine en poudre peut alors être introduite en même temps que les autres constituants pulvérulents (granulats, liants, charges minérales, additifs pulvérulents..), dans le mélangeur, sur le site de fabrication de la composition de mortier sèche ou en pâte. Dans ce cas, seule l'eau de gâchage et les autres éventuels additifs fluides (différents de la glycérine) sont ensuite mélangés à cette composition sur le site d'utilisation pour obtenir une composition de mortier ou béton pâteuse à partir d'une composition de mortier sèche.
Il est également possible de prévoir d'introduire la glycérine sous forme de poudre directement sur le site d'application, par exemple en la mél angeant à I ' eau de gâchage.
Le liant utilisé dans les compositions préparées selon la présente invention peut être un liant hydraulique minéral choisi parmi les ciments Portland, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments bélitiques, les laitiers de haut fourneau, les ciments phosphomagnésiens, les ciments de mélange pouzzolaniques comprenant éventuellement des cendres volantes, des fumées de silice, du calcaire, du schiste calciné et/ ou des pouzzolanes naturelles ou calcinées, seuls ou en mélange. Il peut être également une source de sulfate de calcium et être choisi parmi le plâtre ou hémihydrate, le gypse et/ ou l'anhydrite. Il peut également être de la chaux aérienne ou de la chaux hydraulique, naturelle ou artificielle. Ces différents types de liants peuvent être utilisés seuls ou en mélange.
Le liant peut également être un liant organique et peut comprendre des dispersions de polymères ou des poudres redispersibi es. On peut citer les polymères ou les co-polymères acryliques et/ ou vinyliques, les copolymères de styrène et de butadiène, les copolymères de styrène et d'acide acrylique, les copolymères d'acétate de vinyle et d'éthylène, les copolymères d'acétate de vinyle et de versatate de vinyle, et leurs dérivés. On utilise notamment de tels liants dans des compositions de mortiers dits « organiques » pour préparer par exemple des adhésifs, des sous-enduits, des enduits de finition pour l'isolation thermique par l'extérieur (ITE) ou des enduits de ragréage et de sol. Ce type de composition se présente sous forme d'une pâte dans laquelle l'eau de gâchage est déjà introduite. La pâte généralement stockée dans des seaux est directement prête à l'emploi.
Certaines compositions à base de liant minéral peuvent également comprendre un liant de type organique pulvérulent, comme des résines polymériques en poudre.
Le liant minéral et/ ou organique représente entre 5 et 50%en poids du mélange sec total des différents constituants pulvérulents, en fonction de l'utilisation choisie pour la composition.
Les granulats sont des grains de pierre, graviers, gravillons, cailloux et/ ou sables dont la teneur varie entre 50 et 95%en poids par rapport à la composition totale sèche ou en pâte.
II est également possible d'ajouter à la composition d'autres charges inertes, encore appelées f i 11 ers, de type calcaires et/ ou siliceuses. Leur teneur est généralement comprise entre 0 et 30% poids par rapport à la composition totale sèche ou en pâte. De façon avantageuse, la glycérine, lorsqu'elle se présente sous forme liquide, est pulvérisée sur les charges siliceuses présentes dans la composition sèche ou en pâte.
La composition utilisée dans le procédé selon la présente invention comprend nécessairement au moins un agent entraîneur d'air, préférentiellement choisi parmi les tensioactifs anioniques, cationiques, zwitterioniques et/ ou non ioniques ou leur mélange. On citera par exemple les composés sulphatés ou sulphonatés. Ladite composition comprend entre 0,005 à 0,4%en poids d'agent entraîneur d'air par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. De préférence, la composition comprend entre 0,005 et 0,1%en poids d'agent entraîneur d'air par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
De façon préférée, la quantité de glycérine varie entre 0,3 et 2,5%en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. La glycérine permet avantageusement de stabiliser les bulles d'air formées par l'agent entraîneur d'air et de maintenir cette stabilité tant que la composition est à l'état pâteux. La composition utilisée dans le procédé selon la présente comprend en outre, de façon préférée, un agent viscosant. On citera par exemple les alcools polyvinyliques, les éthers d'amidon, les éthers de cellulose, leséthers de guar, les polyamides, les argiles comme agent viscosant. ¾ présence permet de renforcer la stabilité des bulles d'air, en formant une réticulation en réseau. La quantité d'agent viscosant présente dans la composition selon la présente invention est comprise entre 0,01 et 0,5%en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. De façon préférée, lorsque la composition comprend un alcool polyvinylique comme agent viscosant, la quantité d'alcool polyvinylique représente moins de 0,1% en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. La composition selon la présente invention comprend donc au plus 0,1% en poids d'alcool polyvinylique par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
D'autres additifs ou adjuvants conférant des propriétés particulières à la composition de béton ou mortier peuvent être ajoutés. On citera par exemple les agents rhéologiques tels que les plastifiants ou les super plastifiant s, les agents rétenteurs d'eau, les agents épaississants, les agents de protection biocides et/ ou fongicides, des agents dispersants, des pigments, des accélérateurs et/ ou retardateurs, des fibres et également d'autres agents permettant d'améliorer la prise, le durcissement et/ ou la stabilité du mortier ou béton après application, d'ajuster la couleur, la maniabilité, la mise en œuvre ou l'imperméabilité. La teneur totale en additifs et adjuvants varie classiquement entre 0,001 et 5% en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte. Ces additifs sont généralement compris dans les formulations de la composition sèche.
La présente invention porte également sur une composition de mortier ou béton humide, susceptible d'être obtenue par le procédé décrit ci-avant. Une telle composition est notamment caractérisée par une masse volumique inférieure à 1800 kg/ m3 à l'état durci et une bonne stabilité de la pâte. La stabilité de l'air entraîné dans la composition humide est mesurée suivant les modalités définies dans la norme EN 196-1, en mesurant la masse volumique de la pâte immédiatement après malaxage (t0) puis 30 minutes après malaxage (t3o)- 9 la variation de masse vol umique entre ces deux mesures est inférieure à 100 g/ 1 , la pâte est considérée comme stable.
La présente invention porte également sur des produits de construction tels que des enduits muraux, enduits de sols ou chapes al légés, ainsi que les mortiers col les, les mortiers de ragréage ou mortiers de réparation, les adhésifs organiques, les enduits de finition, les sous-enduits organiques ITE ou enduits de ragréage organiques obtenus par durcissement de la composition de mortier ou béton humide tel le que décrite ci-dessus. Les masses vol umiques apparentes et les propriétés mécaniques des produits durcis sont mesurées sur des éprouvettes, à 7 et 28 j ours conformément à la norme NF EN 196-1 sur des éprouvettes 4x4x16 cm. Les variations di mensionnel les et pondérales des éprouvettes sont également mesurées.
Les exemples ci -après ill ustrent l ' i nvention sans en li miter la portée.
Exemple 1 : formulation d' enduit de façade monocouche al légé
A titre de comparaison, on prépare une composition de mortier allégé classique mettant en œuvre des charges allégeantes à partir d' une composition actuel lement commercial isée sous le nom de weber. l ite F en mélangeant 21 g d' eau avec 100 g de cette composition pulvérulente (taux de gâchage de 21 °/). Ce produit est classé C9I W2, c'est-à-dire qu' il possède une résistance à la compression après 28 j ours comprise entre 1 , 5 et 5 MPa et que l ' adsorption d' eau par capil larité est inférieure à 2 kg/ m2. min0 5. En util isant un dispositif de proj ection de type Putzmeister SP1 1 , on gâche une composition de mortier humide par un malaxage de 4 à 10 minutes puis on appl ique la gâchée obtenue en une passe de 15 mm sur un support de maçonnerie. La consommation de produit sur proj ection pour une épaisseur de 15 mm est de I ' ordre de 20 kg/ m2.
Une composition A de mortier sèche allégée est préparée selon le procédé de la présente invention en mélangeant les constituants suivants dans les proportions indiquées dans le tableau 1 ci-après. constituant (en poids) Composition A
Qment blanc CPA CEMI 52.5 140
Chaux aérienne 25
RI 1er calcaire 0 à 100μιη 178,35
Sable siliceux fin 100 à 300 μιη 175
Sable siliceux moyen 300 à 1000 μιτι 255
Granulat calcaire 0,5 à 1,5 mm 212
Met hylhydroxyéthyl cellulose de grade 0,75
100000 mPa.s
Lauryl sulfate de sodium 0,4
Alcool polyvinylique 0,5
Glycérine 10
Agent hydrofuge 3
Tableau 1
Le taux de gâchage pour préparer cette composition d'enduit humide est de 17% (donc 17 g d'eau sont mélangés avec 100 g de poudre correspondant au mélange décrit ci-dessus), de façon à obtenir une pâte dont la mise en œuvre est identique à celle obtenue avec le produit commercial weber.lite F. La glycérine est introduite sous forme liquide, directement avec l'eau de gâchage. En utilisant un dispositif de projection de type Putzmeister SP11, on gâche une composition de mortier humide par un malaxage de 4 à 10 minutes puis on applique la gâchée obtenue en une passe de 15 mm sur un support de maçonnerie.
Les caractéristiques mécaniques sont mesurées et résumées dans le tableau 2 ci-après. La masse volumique est mesurée immédiatement après projection de l'enduit (to), puis après 30 min (t3o) et enfin à l'état durci après 28 jours. L'absorption capillaire est mesurée pour évaluer la structure de la porosité de l'enduit. Les variations dimensionnel les traduisent l'évolution du retrait mesuré conventionnellement sur éprouvettes 2x4x16 conservées à une température de 23°Cdans un milieu à 50%d' humidité relative. Masse volumique à t0 (après 1550 projection) en kg/ m3
Masse volumique à t3o en kg/ ma 1570
Début de prise à 20°C en h 9
Variations dimensionnelles à 28 jours -0,6
(en mm/ m)
Masse volumique durcie à 28 jours en 1440
kg/ m3
Résistance à la compression à 28 jours 2,2
en MPa
Absorption capillaire à 28 jours en 0,06
kg/ m2 min05
Consommation produit sur projection 19,9
(kg/ m2 en 15 mm)
Tableau 2
La faible différence entre les masses volumiques mesurées à t0 et t3o montre la stabilité de l'air entraîné. La composition de mortier ainsi obtenue est allégée et possède une résistance à la compression compatible avec les applications recherchées, et un retrait maîtrisé. Le mortier ainsi obtenu est classé C9I W2 et est donc tout à fait comparable à celui qui est obtenu avec le produit weber.lite F à base de charges allégeant es. .Exemple 2 : formulationsd'enduit monocouche
Plusieurs formulations (composition B2 à B5) ont été réalisées à partir d'une composition d'enduit monocouche de type weber.pral F (composition B1) dans laquelle différents constituants ont été ajoutés (ether de cellulose, entraîneur d'air, glycérine et/ ou alcool polyvinylique). Les mélanges sont faits au laboratoire en mélangeant les différents constituants dans un malaxeur planétaire de type lem à une vitesse de 60 tours/ min pendant une durée de 90 secondes.
Tableau 3
Les compositions B2 et B3 sont des compositions selon la présente invention qui montrent qu'en présence de glycérine et éventuellement d'alcool polyvinylique, il est possible d'obtenir un mortier plus allégé que la composition B1 témoin pour laquelle aucun ajout n'a été effectué, avec également une très bonne stabilité de l'air entraîné. Eh augmentant la teneur en alcool polyvinylique (composition B4 non conforme à l'invention), on montre que la densité est fortement diminuée à t0 mais la stabilité de l'air entraîné est très mauvaise. Il en est de même pour la composition B5 (non conforme à l'invention) qui comprend une quantité plus importante d'entraîneur d'air : la densité diminue mais la stabilité de l'air n'est pas satisfaisante. Les différences entre les masses volumiques à t0 et à t3o sont supérieures à 100 g pour les compositions B4 et B5, traduisant une grande instabilité de l'air entraîné.
Exemple 3 : formulation de chape
Plusieurs compositions de mortier pour la préparation d'une chape sont préparées en mélangeant les constituants suivants dans les proportions indiquées dans le tableau 4 ci-après.
Les compositions C2 et C3 correspondent à des compositions sans charges allégeantes mises en œuvre selon le procédé de la présente invention. La composition C1 est une composition donnée à titre comparatif comprenant des argiles expansées comme charges al légeantes.
La glycérine est i ntroduite sous forme liquide, directement avec l ' eau de gâchage.
Tableau 4
Les caractéristiques des chapes obtenues après gâchage à l ' eau sont données dans le tableau 5 ci -dessous.
Tableau 5 La faible différence entre les masses volumiques de ces mortiers allégés mesurées à t0 et t3o montre la stabilité de l'air entraîné. Il est donc possible à partir du procédé et des compositions selon la présente invention d'obtenir des chapes de masse volumique équivalente à celles qui sont obtenues en utilisant des granulat s légers d'argile expansée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de préparation d'une composition de mortier ou béton allégé présentant une masse volumique à l'état durci inférieure à 1800 kg/ m3 à partir d'une composition sèche ou en pâte comprenant au moins un liant minéral ou organique, des granulats, au moins un agent entraîneur d'air, caractérisé en qu'on mélange les différents constituants en présence d'une quantité de glycérine comprise entre 0,01 et 4% en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
2. Procédé selon la revendication précédente caractérisée en ce que la composition comprend jusqu'à 30% en poids de charges allégeantes choisies parmi les argiles expansées, les schistes expansés, les pierres ponces, les polystyrènes expansés, le liège, les cénosphères notamment de cendres volantes, le verre expansé, la vermiculite ou la perlite.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que la composition est exempte de charges allégeantes.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la glycérine est introduite lors de la préparation de la composition sèche ou en pâte.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la glycérine liquide est préalablement pulvérisée sur au moins un des constituants pulvérulents de la composition sèche ou en pâte.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la glycérine est encapsulée dans une enveloppe ou est adsorbée préalablement sur un constituant solide.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la glycérine est introduite après la préparation de la composition sèche ou en pâte, sur le site d'utilisation.
8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la glycérine liquide est mélangée directement avec l'eau de gâchage pour une composition de mortier sèche, ou est mélangée directement avec la composition en pâte prête à l'emploi.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la teneur en glycérine représente entre 0,3 et 2,5 %en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
10. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'agent entraîneur d'air représente entre 0,005 et 0,4% en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
11. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le liant minéral est
- un liant hydraulique choisi parmi les ciments Portland, les ciments alumineux, les ciments sulfoalumineux, les ciments bélitiques, les laitiersde haut fourneau, les ciments phosphomagnésiens, les ciments de mélange pouzzolaniques comprenant éventuellement des cendres volantes, des fumées de silice, du calcaire, du schiste calciné et/ ou des pouzzolanes naturelles ou calcinées, seuls ou en mélange, et/ ou, - une source de sulfate de calcium choisi parmi le plâtre ou hémihydrate, legypse et/ ou l'anhydrite, et/ ou
- de la chaux aérienne ou hydraulique, naturelle ou artificielle.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le liant est un liant organique choisi parmi les dispersions de polymères ou des poudres de pol ymères redi spersi bl es.
13. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la composition sèche ou en pâte comprend en outre un agent viscosant, dont la teneur est de préférence comprise entre 0,01 et 0,5%en poids par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
14. Procédé selon la revendication 13 caractérisé en ce que la composition comprend au plus 0,1% en poids d'alcool polyvinylique par rapport au poids total de la composition sèche ou en pâte.
15. Composition de mortier ou béton humide susceptible d'être obtenue par le procédé selon l'une des revendications 1 à 14 présentant une masse volumique à l'état durci est inférieure à 1800 kg/ m3.
16. Produits de construction tels que des enduits muraux, enduits de sols ou chapes allégés ainsi que des mortiers colles, des mortiers de ragréage, des mortiers de réparation, adhésifs organiques, sous-enduits ITE organiques ou enduits de f inition, enduits de ragréage organiques obtenus après durcissement de la composition selon la revendication précédente.
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