FR2583441A1 - PROCESS FOR THE PREPARATION OF SUSPENSIONS OF POWDERS IN A LIQUID INTENDED FOR INJECTION IN SOILS OR FINE OR VERY FINE MATERIALS AND PRODUCTS OBTAINED THEREBY - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION EST RELATIVE A UN PROCEDE DE FABRICATION D'UN COULIS INJECTABLE DANS DES MATERIAUX POREUX OU FISSURES OU DANS DES ALLUVIONS FINES. ON MELANGE A UN LIQUIDE TEL QUE DE L'EAU, UN PRODUIT SE TROUVANT SOUS FORME DE PARTICULES, EN PRESENCE D'UN AGENT DEFLOCULANT QUI SEPARE LES UNES DES AUTRES LES PARTICULES EN SUSPENSION; ON CONSERVE DANS UN RECIPIENT LA SUSPENSION AINSI DEFLOCULEE PENDANT UN TEMPS SUFFISANT POUR PERMETTRE SA SEDIMENTATION PARTIELLE; ON SOUTIRE LE VOLUME DE SUSPENSION DEFLOCULEE QUI SE TROUVE DANS LE RECIPIENT AU-DESSUS D'UN NIVEAU DONNE.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR MANUFACTURING AN INJECTABLE GROUT IN POROUS OR CRACKED MATERIALS OR IN FINE ALLUVIONS. A PRODUCT IN THE FORM OF PARTICLES IS MIXED WITH A LIQUID SUCH AS WATER, IN THE PRESENCE OF A DEFLOCULATING AGENT WHICH SEPARATES THE PARTICLES IN SUSPENSION FROM ONE OF THE OTHERS; THE SUSPENSION SO DEFLOCULATED IS STORED IN A CONTAINER FOR A SUFFICIENT TIME TO ALLOW ITS PARTIAL SEDIMENTATION; THE VOLUME OF DEFLOCULATED SUSPENSION IS SUPPORTED IN THE CONTAINER ABOVE A GIVEN LEVEL.
Description
i 2583441 La présente invention a pour objet la préparation de suspensionsThe present invention relates to the preparation of suspensions
de poudres dans un liquide destinées à être injectées dans des matériaux poreux ou fissurés ou dans des sols fins ou très fins en vue notamment de modifier of powders in a liquid intended to be injected into porous or fissured materials or in fine or very fine soils in order notably to modify
leur consistance.their consistency.
On sait que certains matériaux nécessitent un traitement par injection de coulis de ciment. Il s'agit par exemple de bétons armés poreux ou rongés par des eaux agressives, ou encore de bétons fissurés. Dans de tels cas, la pénétration du coulis de ciment dans la masse d'un tel matériau est limitée à la fois par la granulométrie de la particule unitaire de ciment, et It is known that certain materials require a cement grout injection treatment. It is for example porous reinforced concrete or gnawed by aggressive water, or even cracked concrete. In such cases, the penetration of the cement slurry into the mass of such a material is limited both by the particle size of the unit particle of cement, and
par l'agrégation de ces mêmes particules entre elles. by the aggregation of these same particles together.
De même, on sait que l'on répartit généralement les alluvions en deux types principaux, à savoir les alluvions grossières et les alluvions fines. Les alluvions grossières peuvent facilement subir des injections de coulis de ciment ou de coulis de bentonite-ciment, (coulis dans lesquels les particules de ciment sont en suspension dans l'eau, la bentonite étant Likewise, it is known that alluvia are generally divided into two main types, namely coarse alluvium and fine alluvium. Coarse alluvium can easily be injected with cement grout or bentonite-cement grout (grouts in which the cement particles are suspended in the water, the bentonite being
éventuellement ajoutée pour améliorer la stabilité de la suspension). optionally added to improve the stability of the suspension).
Par contre, de tels coulis ne peuvent être injectés dans les alluvions fines car les pores du sol y sont de taille trop faible pour On the other hand, such grouts can not be injected into the fine alluvium because the pores of the soil are too small to
permettre la pénétration et la circulation des particules de ciments normaux. allow penetration and circulation of normal cement particles.
C'est la raison pour laquelle des injections ne peuvent être effectuées dans de telles alluvions fines que si l'on utilise des solutions à base de silicate ou de silice qui ne contiennent pas de particules en suspension et This is the reason why injections can be made in such fine alluvium only if silicate or silica-based solutions that do not contain suspended particles are used.
que l'on gélifie à l'aide d'un réactif. that is gelled with a reagent.
Cette dernière manière de faire peut présenter l'inconvénient de provoquer une certaine pollution du sol, notamment au niveau des nappes phréatiques et de présenter également une mauvaise pérénité du fait que la structure du gel obtenu risque de ne pas être stable dans le temps. Ce phénomène connu sous le nom de synérèse peut être très préjudiciable aux gels This last way of doing may have the disadvantage of causing some soil pollution, especially at groundwater levels and also have poor durability because the structure of the resulting gel may not be stable over time. This phenomenon known as syneresis can be very detrimental to the gels
obtenus à l'aide des solutions de silicate. obtained using silicate solutions.
Pour les raisons ci-dessus, on a déjà essayé dans le passé d'injecter dans des matériaux poreux ou fissurés ou encore dans des alluvions fines des coulis de ciment en utilisant des ciments broyés très finement, c'està-dire des ciments dont les particules ont une taille inférieure à environ 15 microns alors que dans les ciments normaux les grains ont un For the above reasons, it has already been tried in the past to inject into porous or cracked materials or in fine alluvium cement slurries by using very finely ground cements, that is to say cements whose particles are less than about 15 microns in size whereas in normal cements the grains have a
diamètre généralement compris entre O et 100 microns. diameter generally between 0 and 100 microns.
Mais les ciments finement broyés sont d'une obtention difficile et sont d'un prix élevé, par exemple de l'ordre de 20 fois plus que le prix d'un But the finely ground cements are difficult to obtain and are of a high price, for example of the order of 20 times more than the price of a
ciment conventionnel.conventional cement.
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On a également essayé d'obtenir le ciment voulu à partir d'un ciment conventionnel que l'on transporte pneumatiquement, en le soumettant à un effet de cyclone de manière à séparer les particules les plus fines des It has also been attempted to obtain the desired cement from a conventional cement which is transported pneumatically, by subjecting it to a cyclone effect so as to separate the finest particles from the
particules les plus grosses.larger particles.
Ce procédé n'est pas non plus satisfaisant, car sa mise en oeuvre reste d'un coût élevé et les résultats obtenus sont trop irréguliers pour que les injections obtenues avec un coulis contenant de tels ciments soient fiables. La présente invention concerne un procédé permettant de réaliser un coulis constitué par une suspension dans un liquide de particules telles que particules de ciment, qui soient suffisamment fines pour que ledit coulis puisse être injecté dans des alluvions fines, le diamètre des particules étant inférieur à l'espace intergranulaire du sol dans lequel on effectue l'injection. 1.5 La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un coulis injectable dans des alluvions fines ou dans des matériaux poreux ou fissurés, caractérisé par le fait que l'on mélange à un liquide tel que de l'eau un produit se trouvant sous forme de particules, en présence d'un agent défloculant qui sépare les unes des autres les particules en suspension, que l'on conserve dans un récipient la suspension ainsi défloculée pendant un temps suffisant pour permettre sa sédimentation partielle et que l'on soutire le volume de suspension défloculée qui se trouve dans le récipient au-dessus This method is not satisfactory either, because its implementation remains expensive and the results obtained are too irregular for injections obtained with a grout containing such cements are reliable. The present invention relates to a method for producing a slurry constituted by a suspension in a liquid of particles such as cement particles, which are sufficiently fine so that said slurry can be injected into fine alluvium, the particle diameter being less than 1 intergranular space of the soil in which the injection is made. 1.5 The subject of the present invention is a process for producing an injectable grout in fine alluvium or in porous or fissured materials, characterized in that a product such as water is mixed with a liquid such as water. in the form of particles, in the presence of a deflocculating agent which separates the suspended particles from each other, that the suspension thus defloculated for a time sufficient to allow its partial sedimentation and which is withdrawn is stored in a container; the volume of defloculated suspension that is in the container above
d'un niveau donné.of a given level.
Conformément à l'invention, on utilise de 0,5 à 5 % en poids According to the invention, from 0.5 to 5% by weight is used.
d'agent défloculant par rapport au poids des particules en suspension. of deflocculating agent relative to the weight of the particles in suspension.
On comprend qu'en choisissant la hauteur du récipient qui joue le rôle de bac de décantation, ainsi que le temps de décantation et le niveau à partir duquel on soutire la suspension, on peut déterminer le diamètre maximum des particules contenues dans la suspension vidangée qui est fonction It is understood that by choosing the height of the container which plays the role of settling tank, as well as the settling time and the level from which the suspension is withdrawn, it is possible to determine the maximum diameter of the particles contained in the drained suspension which is function
de la géométrie des vides à injecter. the geometry of the voids to be injected.
Conformément à l'invention, la suspension ainsi obtenue est utilisée pour réaliser un coulis injectable dans les alluvions fines ou dans According to the invention, the suspension thus obtained is used to produce an injectable grout in fine alluvium or in
des matériaux fissurés ou poreux.cracked or porous materials.
La partie inférieure restante de la suspension peut être utilisée à The remaining lower part of the suspension can be used
d'autres fins ou peut être abandonnée. other purposes or may be abandoned.
Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, la matière solide se présentant sous forme de particules est constituée par du ciment et In a preferred embodiment of the invention, the solid material in the form of particles is composed of cement and
le liquide servant à constituer la suspension est constitué par de l'eau. the liquid used to constitute the suspension is constituted by water.
Conformément à l'invention, on peut également utiliser à la place du ciment, de la fumée de silice et du carbonate de calcium broyé, qui sont traités conformément à l'invention de manière séparée, pour être ensuite According to the invention, it is also possible to use cement, silica fume and ground calcium carbonate, which are treated according to the invention separately, and then
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mélangés juste avant l'injection ou pour être injectés séparément dans le milieu à traiter afin qu'ils fassent prise in situ au contact l'un de l'autre. Conformément à l'invention, il est également possible d'utiliser comme liquide de suspension une solution de silicate ou une liqueur de silice ou encore tout autre liquide susceptible de réagir après l'injection avec le mixed just before the injection or to be injected separately into the medium to be treated so that they are taken in situ in contact with each other. According to the invention, it is also possible to use as a suspension liquid a silicate solution or a silica liquor or any other liquid capable of reacting after injection with the
produit solide se trouvant sous forme de particules. solid product in the form of particles.
Le défloculant que l'on ajoute à la suspension de particules solides peut être constitué par exemple par des résines mélamines, des naphtalènes sulfonates du polyphosphate de sodium, de l'alkylnaphtalène sulfonate de sodium, de l'alkylsulfonate de sodium ou du polyacrylate d'ammonium. La présente invention a également pour objet les suspensions de produits solides sous forme de particules obtenues par le procédé qui vient The deflocculant that is added to the suspension of solid particles may consist for example of melamine resins, naphthalenesulphonates of sodium polyphosphate, sodium alkylnaphthalenesulphonate, sodium alkylsulphonate or polyacrylate. ammonium. The subject of the present invention is also the suspensions of solid products in the form of particles obtained by the process which comes
d'être décrit.to be described.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et-sans aucun caractère limitatif plusieurs modes de mise en oeuvre selon les exemples suivants: In order to better understand the invention, will now be described by way of illustration and without any limiting character several modes of implementation according to the following examples:
Exemple 1Example 1
Pour réaliser un coulis constitué par une suspension aqueuse de ciment destinée à être injectée dans un sable fin dont les diamètres des particules sont compris entre O et 0,3 mm, on procède de la manière suivante: On disperse 500 kg de ciment CLK 45 dans 830 litres d'eau contenus dans un malaxeur à haute turbulence. Le malaxage est poursuivi pendant environ 3 minutes après quoi on ajoute entre 2,5 et 7,5 kg d'une résine mélamine qui joue le rôle de défloculant et on poursuit l'agitation pendant In order to produce a slurry constituted by an aqueous suspension of cement intended to be injected into a fine sand whose particle diameters are between 0 and 0.3 mm, the procedure is as follows: 500 kg of CLK 45 cement are dispersed in 830 liters of water contained in a high turbulence mixer. The kneading is continued for about 3 minutes after which time between 2.5 and 7.5 kg of a melamine resin which acts as a deflocculant and stirring is continued for
environ 2 minutes.about 2 minutes.
On place le mélange ainsi préparé dans une cuve de 2 mètres carrés de section qui est munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm au dessous de The mixture thus prepared is placed in a tank of 2 square meters in section which is equipped with a drain cock located 25 cm below
la surface du liquide que l'on laisse sédimenter pendant 1 heure. the surface of the liquid that is allowed to settle for 1 hour.
On ouvre ensuite le robinet de vidange et on récupère 500 litres de coulis qui contiennent entre 30 et 35 % des 500 Kg de ciment initialement utilisés. Les particules de ciment contenues dans ce coulis ont une dimension comprise entre O et 10 microns alors que dans le ciment utilisé initialement, The drain valve is then opened and 500 liters of grout are recovered which contain between 30 and 35% of the 500 kg of cement initially used. The cement particles contained in this grout have a size of between 0 and 10 microns whereas in the cement used initially,
les dimensions des particules étaient comprises entre O et 100 microns. particle sizes ranged from 0 to 100 microns.
Le coulis ainsi obtenu est stocké dans un bac muni d'agitateurs. Il peut être alors injecté par des procédés classiques, dans un sol constitué The grout thus obtained is stored in a tray equipped with stirrers. It can then be injected by conventional methods in a soil constituted
par un sable dont la granulométrie est comprise entre O et 0,3 mm. by a sand whose particle size is between 0 and 0.3 mm.
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Dans une variante du procédé, on limite le temps de sédimentation i minutes et on soutire alors 500 litres de coulis contenant entre 50 el Z du poids initial de ciment avec des tailles de particules comprisee In a variant of the process, the sedimentation time is limited to 1 minute and then 500 liters of grout containing between 50% of the initial weight of cement with particle sizes included are drawn off.
entre O et 15 microns.between 0 and 15 microns.
Exemple 2Example 2
Pour réaliser une suspension aqueuse de silice destinée à êtri injectée dans un sol fin dont la granulométrie est comprise entre O et 0,3 mm, on disperse 300 kg de poudre de silice ayant une granulométrie de O microns dans 1 mètre cube d'eau contenu dans un malaxeur à haute turbulence. Le mélange est malaxé pendant environ 3 minutes, puis on ajoute To produce an aqueous suspension of silica intended to be injected into a fine soil having a particle size of between 0 and 0.3 mm, 300 kg of silica powder having a particle size of O microns in 1 cubic meter of water are dispersed. in a high turbulence mixer. The mixture is kneaded for about 3 minutes, then added
à 9 kg de défloculant constitué par exemple par du naphtalène sulfonate. to 9 kg of deflocculant constituted for example by naphthalene sulphonate.
La solution est placée ensuite dans une cuve de 2 mètres carrés dg surface munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm de la surface du liquide Après un temps de sédimentation de 3 heures, on soutire 1l suspension qui est située au dessus du robinet. Alors que la suspension initiale a une densité de 1,147, 1l suspension soutirée a une densité comprise entre 1,120 et 1,125. Elle peul être facilement injectée dans le sol fin tel que celui de l'exemple 1 et le The solution is then placed in a tank of 2 square meters of surface equipped with a drain cock situated 25 cm from the surface of the liquid. After a sedimentation time of 3 hours, the suspension which is situated above the tap is withdrawn. . While the initial suspension has a density of 1.147, the suspension withdrawn has a density of between 1.120 and 1.125. It can be easily injected into the fine soil such as that of Example 1 and the
rend étanche.makes tight.
A titre de comparaison, il est impossible d'injecter la suspension For comparison, it is impossible to inject the suspension
initiale, car elle s'autofiltre.initial, because it self-filters.
Au contraire, la suspension obtenue selon l'invention s'injecte très facilement et sous faible pression. Les pores du terrain sont alors On the contrary, the suspension obtained according to the invention is very easily injected and under low pressure. The pores of the land are then
obstrués par la poudre de silice et le sol devient étanche. obstructed by the silica powder and the soil becomes watertight.
Exemple 3 Pour réaliser une injection d'un mélange en suspension de poudre de silice et de poudre de carbonate de calcium dans un sol fin, on opère commrne suit: On prépare tout d'abord une suspension de poudre de silice comme EXAMPLE 3 To inject a suspension mixture of silica powder and calcium carbonate powder into a fine soil, the procedure is as follows: A suspension of silica powder is firstly prepared as
décrit à l'exemple 2.described in Example 2.
Par ailleurs, on place ensuite dans un malaxeur à haute turbulence 300 kg de poudre de marbre broyé (CaCo3) en suspension dans 1000 litres d'eau. On ajoute 6 kg de naphtalène agissant comme défloeulant et on laisse sédimenter pendant environ 3/4 d'heure à 1 heure, puis on soutire les Furthermore, 300 kg of crushed marble powder (CaCo3) suspended in 1,000 liters of water are then placed in a high turbulence mixer. 6 kg of naphthalene is added as a dislodging agent and allowed to settle for about 3/4 of an hour to 1 hour, then
cm de suspension qui sont en dessous du niveau de la surface initiale. cm of suspension that are below the level of the initial surface.
La granulométrie du carbonate de calcium initialement utilisé est comprise entre O et 50 microns et la densité initiale de la suspension est de The particle size of the calcium carbonate initially used is between 0 and 50 microns and the initial density of the suspension is
1,16.à 1,18.1.16 to 1.18.
Dans la suspension obtenue conformément à l'invention, la granulométrie du carbonate de calcium est comprise entre 0 et 20 microns, la In the suspension obtained according to the invention, the granulometry of the calcium carbonate is between 0 and 20 microns, the
densité est d'environ 1,14 à 1,16. density is about 1.14 to 1.16.
On mélange les deux suspensions qui ont été obtenues comme indiqué cidessus, par volumes égaux et on injecte ce mélange dans un terrain constitué par du sable fin dont la granulomètrie est comprise entre 0 et The two suspensions which have been obtained as indicated above are mixed in equal volumes and this mixture is injected into a ground constituted by fine sand whose particle size is between 0 and
0,3 mm.0.3 mm.
On obtient de cette manière un sable étanche et résistant. In this way, a waterproof and resistant sand is obtained.
Dans une variante, les deux suspensions peuvent être injectées In a variant, the two suspensions can be injected
successivement dans 16 sol.successively in 16 sol.
Exemple 4Example 4
Pour réaliser une suspension de poudre de carbonate de calcium dans une solution de silice ou de silicate de soude qui est injectable dans un sol fin, on opère comme suit: On prépare tout d'abord une suspension de carbonate de calcium comme décrit à l'exemple 3 ci-dessus, puis on mélange cette suspension avec une solution de silicate de soude ou de liqueur de silice Contenant 10 à 25 % en poids de silice SiO2 à raison de un volume de la suspension de carbonate To carry out a suspension of calcium carbonate powder in a solution of silica or sodium silicate which is injectable in a fine soil, the procedure is as follows: A suspension of calcium carbonate is first prepared as described in FIG. Example 3 above, then this suspension is mixed with a solution of sodium silicate or silica liquor containing 10 to 25% by weight of silica SiO 2 at a rate of a volume of the carbonate suspension
de calcium pour un 0,5 à 1,5 volume de silicate ou de liqueur de silice. of calcium for a 0.5 to 1.5 volume of silicate or silica liquor.
On injecte le mélange ainsi obtenu dans un sol constitué par des particules comprises entre 0 et 0,3 mm et on obtient un sol étanche et résistant. Il est bien évident que les modes de réalisation qui ont été décrits ci-dessus ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toute modification désirable sans pour cela sortir du cadre de l'invention. The mixture thus obtained is injected into a soil consisting of particles of between 0 and 0.3 mm and a tight and resistant soil is obtained. It is obvious that the embodiments that have been described above are not limiting in nature and that they can receive any desirable modification without departing from the scope of the invention.
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