FR2764285A1 - NEW BONDING PHASE FOR PHOSPHOMAGNETIC CEMENTS AND THEIR USE FOR THE PREPARATION OF MORTARS - Google Patents
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Abstract
Description
NOUVELLE PHASE LIANTE POUR CIMENTS PHOSPHOMAGNESIENS
ET LEUR UTILISATION POUR LA PREPARATION DE MORTIERS
L'invention a trait à un nouveau ciment phosphomagnésien.NEW BINDING PHASE FOR PHOSPHOMAGNETIC CEMENTS
AND THEIR USE FOR THE PREPARATION OF MORTARS
The invention relates to a new phosphomagnesium cement.
La préparation d'un ciment type phosphomagnésien passe par le mélange de la phase liante avec de l'eau, éventuellement des granulats et divers additifs selon l'application visée. The preparation of a phosphomagnesium-type cement involves mixing the binding phase with water, possibly aggregates and various additives depending on the intended application.
Lors de ce mélange et avant que le ciment ne se soit solidifié, on constate un phénomène de démixtion : les constituants solides du ciment, en particulier les granulats1 ont tendance à floculer sous l'effet de la gravité au fond du ciment, laissant en surface une couche constituée essentiellement de la phase liquide (eau + sel dissout de phosphate). During this mixing and before the cement has solidified, there is a phenomenon of demixing: the solid constituents of the cement, in particular the aggregates1 tend to flocculate under the effect of gravity at the bottom of the cement, leaving on the surface a layer consisting essentially of the liquid phase (water + dissolved phosphate salt).
Ce phénomène a des conséquences graves sur les caractéristiques finales du ciment : en effet le matériau est moins dense, moins homogène d'où des propriétés mécaniques affaiblies, un aspect esthétique médiocre, une durabilité diminuée, une porosité plus grande. This phenomenon has serious consequences on the final characteristics of the cement: in fact the material is less dense, less homogeneous, hence weakened mechanical properties, a poor aesthetic appearance, reduced durability, greater porosity.
Dans le cas où le mortier ou le coulis, élaboré à partir du ciment phosphomagnésien, est déposé sur un support poreux, on observe également un phénomène d'absorption de l'eau par le support. Cette absorption conduit là encore à un matériau présentant de mauvaises propriétés et en particulier une mauvaise adhérence sur le support. In the case where the mortar or the grout, produced from phosphomagnesium cement, is deposited on a porous support, a phenomenon of water absorption by the support is also observed. This absorption again leads to a material having poor properties and in particular poor adhesion to the support.
Ce phénomène est d'autant plus marqué que la teneur en eau est importante, ce qui est le cas par exemple des compositions de type coulis. This phenomenon is all the more marked the higher the water content, which is the case, for example, of the grout type compositions.
On observe en outre que la rhéologie du mortier préparé à partir de ce type de ciment n'est pas toujours adaptée. Par rhéologie non adaptée, on entend le fait que le mortier présente une fluidité ne convenant pas à son application : soit trop visqueux, soit trop coulant. Dans le premier cas, il s'applique difficilement, dans le second cas, lorsqu'il est appliqué sur un mur, il ne reste pas collé à la paroi, mais coule. It is further observed that the rheology of the mortar prepared from this type of cement is not always suitable. The term “unsuitable rheology” means that the mortar has a fluidity which is unsuitable for its application: either too viscous or too runny. In the first case, it is difficult to apply, in the second case, when applied to a wall, it does not remain glued to the wall, but drips.
La présente invention a donc pour objectif de proposer un ciment phosphomagnésien conduisant à des mortiers ou coulis ne présentant pas de phénomène de démixtion, ou de phénomène d'absorption de l'eau par un support, tout en conservant les avantages des mortiers et coulis phosphomagnésiens à savoir temps de prise et durcissement rapides. The present invention therefore aims to provide a phosphomagnesium cement leading to mortars or grout having no demixing phenomenon, or phenomenon of water absorption by a support, while retaining the advantages of phosphomagnesium mortars and grout namely fast setting and hardening times.
Un autre but est de proposer un ciment phosphomagnésien qui ne présente pas de phénomène de démixtion tout en développant des propriétés mécaniques améliorées. Another aim is to provide a phosphomagnesium cement which does not exhibit demixing phenomenon while developing improved mechanical properties.
Un autre but est de proposer un ciment phosphomagnésien dont Je mortier présente un comportement rhéologique adapté aux conditions de mise en oeuvre. Another aim is to provide a phosphomagnesium cement whose mortar exhibits a rheological behavior adapted to the conditions of use.
Dans ces buts, la présente invention a pour objet un ciment phosphomagnésien obtenu par mélange d'eau, d'une phase liante à base: - d'au moins un composé du phosphore, - d'au moins un composé du magnésium, - d'au moins un composé minéral A, ledit composé minéral étant introduit sous forme:
soit de particules (1) de taille inférieure à 0,1 um,
soit d'agrégats (2) de taille inférieure à 0,1 clam,
soit d'agglomérats (3) susceptibles de se désagglomérer au moins en partie, lors
du mélange de ladite phase liante et de l'eau, en particules de taille inférieure à
0,1 lim ou en agrégats de taille inférieure à 0,1 wum, - d'au moins un composé minéral B dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 0,1 et 1 pm, - d'au moins un composé minéral C dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 1 et 10 clam,
Un autre objet de l'invention concerne l'utilisation de ce ciment pour la réalisation de mortiers ou de coulis
Enfin, I'invention a également pour objet un matériau composite à base d'un tel ciment et de fibres.For these purposes, the subject of the present invention is a phosphomagnesium cement obtained by mixing water, with a binder phase based on: - at least one phosphorus compound, - at least one magnesium compound, - d '' at least one mineral compound A, said mineral compound being introduced in the form:
either of particles (1) of size less than 0.1 μm,
either aggregates (2) of size less than 0.1 clam,
either agglomerates (3) capable of at least partially disaggregating, during
of the mixture of said binding phase and water, in particles of size less than
0.1 lim or in aggregates of size less than 0.1 wum, - of at least one mineral compound B whose elementary particles have a size of between 0.1 and 1 μm, - of at least one mineral compound C whose elementary particles have a size between 1 and 10 clam,
Another object of the invention relates to the use of this cement for the production of mortars or grout
Finally, the invention also relates to a composite material based on such cement and fibers.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre. Other advantages and characteristics of the invention will appear more clearly on reading the description and the examples which follow.
L'invention conceme tout d'abord un ciment phosphomagnésien obtenu par mélange d'eau, d'une phase liante à base: - d'au moins un composé du phosphore, - d'au moins un composé du magnésium, - d'au moins un composé minéral A, ledit composé minéral étant introduit sous forme:
soit de particules (1) de taille inférieure à 0,1 pm,
soit d'agrégats (2) de taille inférieure à 0,1 pm,
soit d'agglomérats (3) susceptibles de se désagglomérer au moins en partie, lors
du mélange de ladite phase liante et de l'eau, en particules de taille inférieure à
0,1 pm ou en agrégats de taille inférieure à 0,1 ,um, - d'au moins un composé minéral B dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 0,1 et 1 um, - d'au moins un composé minéral C dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 1 et 10 pm,
Classiquement, les ciments sont constitués d'une phase liante comprenant le cas échéant, les additifs usuels dans le domaine. Bien qu'un terme différent soit utilisé pour définir des ciments comprenant des granulats, outre ladite phase liante et les éventuels additifs, pour plus de commodité, dans la description, le terme unique de 'ciment' sera utilisé pour nommer ces deux types de compositions.The invention relates first of all to a phosphomagnesium cement obtained by mixing water, a binding phase based on: - at least one phosphorus compound, - at least one magnesium compound, - at least minus one mineral compound A, said mineral compound being introduced in the form:
either of particles (1) of size less than 0.1 μm,
either aggregates (2) of size less than 0.1 μm,
either agglomerates (3) capable of at least partially disaggregating, during
of the mixture of said binding phase and water, in particles of size less than
0.1 µm or in aggregates of size less than 0.1 µm, - of at least one mineral compound B whose elementary particles have a size of between 0.1 and 1 µm, - of at least one mineral compound C, the elementary particles of which have a size between 1 and 10 μm,
Conventionally, cements consist of a binding phase comprising, where appropriate, the usual additives in the field. Although a different term is used to define cements comprising aggregates, in addition to said binding phase and any additives, for convenience, in the description, the unique term "cement" will be used to name these two types of compositions. .
Le ciment selon l'invention est un ciment phosphomagnésien. La phase liante d'un tel ciment comprend donc un premier constituant à base de phosphore et un second constituant à base de magnésium. The cement according to the invention is a phosphomagnesium cement. The binding phase of such a cement therefore comprises a first constituent based on phosphorus and a second constituent based on magnesium.
Pour ce qui est du premier constituant à base de phosphore, tous les composés du phosphore sont utilisables dans la mesure où ils comprennent du pentoxyde de phosphore, disponible directement ou sous la forme d'un précurseur. With regard to the first constituent based on phosphorus, all of the phosphorus compounds can be used insofar as they comprise phosphorus pentoxide, available directly or in the form of a precursor.
Ainsi, à titre de composé à base de phosphore, on peut mentionner sans intention de se limiter, le pentoxyde de phosphore, L'acide phosphorique ou des dérivés comme l'acide orthophosphorique, L'acide pyrophosphorique, L'acide polyphosphorique, ou encore les sels de tels acides, comme les phosphates, les hydrogénophosphates, les orthophosphates, les pyrophosphates, les polyphosphates, les tripolyphosphates, les tétrapolyphosphates, d'aluminium, de calcium, de potassium, de magnésium, d'ammonium, ou leurs mélanges. Thus, as phosphorus-based compound, there may be mentioned without intending to be limited, phosphorus pentoxide, phosphoric acid or derivatives such as orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, or else salts of such acids, such as phosphates, hydrogenophosphates, orthophosphates, pyrophosphates, polyphosphates, tripolyphosphates, tetrapolyphosphates, aluminum, calcium, potassium, magnesium, ammonium, or mixtures thereof.
II est à noter que les rejets contenant du phosphore des industries fabriquant des fertilisants, ou encore des aciéries (décapage de l'acier, traitement pour réduire la corrosion) peuvent être employés comme constituants à base de phosphore. It should be noted that discharges containing phosphorus from industries manufacturing fertilizers, or even steelworks (pickling of steel, treatment to reduce corrosion) can be used as constituents based on phosphorus.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, on utilise les sels des acides à base de phosphore mentionnés auparavant. According to a particular embodiment of the invention, the salts of the phosphorus-based acids mentioned above are used.
De préférence, on met en oeuvre des phosphates, des hydrogénophosphates de potassium, de magnésium, d'ammonium, ou leurs mélanges. D'une façon encore plus préférée, le constituant à base de phosphore est le dihydrogénophosphate d'ammonium, éventuellement mélangé à du tripolyphosphate d'ammonium. Preferably, phosphates, potassium phosphate, magnesium, ammonium, or mixtures thereof are used. Even more preferably, the phosphorus-based constituent is ammonium dihydrogen phosphate, optionally mixed with ammonium tripolyphosphate.
Le constituant à base de phosphore peut se présenter sous une forme liquide ou de préférence solide. The phosphorus-based constituent may be in a liquid or preferably solid form.
Selon une première variante, le constituant à base de phosphore se trouve sous la forme de particules dont la granulométrie est plus particulièrement d'au plus 300 pm. II est à noter que cette valeur n'est pas critique et que, s'il est possible d'utiliser des constituants dont la taille des particules est supérieure à 300 clam, un broyage avant incorporation dans la composition selon l'invention peut être souhaitable. According to a first variant, the phosphorus-based constituent is in the form of particles whose particle size is more particularly at most 300 μm. It should be noted that this value is not critical and that, if it is possible to use constituents whose particle size is greater than 300 μm, grinding before incorporation into the composition according to the invention may be desirable .
Selon une seconde variante, le constituant est utilisé sous une forme adsorbée sur un support poreux. A titre de support, on peut mentionner par exemple les terres de diatomées, I'argile, la bentonite, la silice, I'alumine. L'adsorption est effectuée de manière connue en soi. Ainsi, d'une façon classique le constituant à base de phosphore, en solution ou en suspension, est mis en contact avec le support, sous agitation, puis la suspension résultante est chauffée de façon à faire évaporer le liquide en excès. Cette opération peut de même être réalisée par imprégnation du support dans un tambour ou sur disque toumant. According to a second variant, the constituent is used in a form adsorbed on a porous support. By way of support, mention may be made, for example, of diatomaceous earth, clay, bentonite, silica, alumina. The adsorption is carried out in a manner known per se. Thus, in a conventional manner, the phosphorus-based constituent, in solution or in suspension, is brought into contact with the support, with stirring, then the resulting suspension is heated so as to evaporate the excess liquid. This operation can likewise be carried out by impregnating the support in a drum or on a rotating disk.
Le second élément de la phase liante est au moins un constituant à base de magnésium. The second element of the binding phase is at least one magnesium-based constituent.
Tout composé à base de magnésium convient à la présente invention dans la mesure où il réagit avec le premier constituant, en présence d'eau. Any magnesium-based compound is suitable for the present invention insofar as it reacts with the first constituent, in the presence of water.
A titre d'exemple, on peut citer comme convenant à la mise en oeuvre de l'invention, les constituants suivants : L'oxyde de magnésium, I'hydroxyde de magnésium, le carbonate de magnésium. By way of example, mention may be made, as suitable for carrying out the invention, of the following constituents: Magnesium oxide, magnesium hydroxide, magnesium carbonate.
De préférence, on utilise un constituant à base d'oxyde de magnésium. Convient notamment la magnésie dite Wdead burned habituellement obtenue après calcination de carbonate de magnésium, à des températures supérieures à 1200 "C. Preferably, a constituent based on magnesium oxide is used. Particularly suitable for so-called Wdead burned magnesia usually obtained after calcination of magnesium carbonate, at temperatures above 1200 "C.
D'une façon avantageuse, ledit oxyde de magnésium peut être mis en oeuvre sous une forme pure ou peut éventuellement comprendre au moins un élément du type calcium, silicium, aluminium ou encore fer ; ces éléments se trouvant en général sous forme d'oxyde ou d'hydroxyde. A titre d'exemple de ce type de composé, on peut citer la dolomie, mélange comprenant notamment de l'oxyde de magnésium et de l'oxyde de calcium. Advantageously, said magnesium oxide can be used in a pure form or can optionally comprise at least one element of the calcium, silicon, aluminum or even iron type; these elements being generally in the form of oxide or hydroxide. By way of example of this type of compound, mention may be made of dolomite, a mixture comprising in particular magnesium oxide and calcium oxide.
Si l'oxyde de magnésium est utilisé sous forme pure, la pureté dudit oxyde, est d'au moins 80 %. If magnesium oxide is used in pure form, the purity of said oxide is at least 80%.
On utilise de préférence un constituant à base de magnésium dont la surface spécifique est inférieure à 4 m2/g. Plus particulièrement, la surface spécifique est inférieure à 2 m2/g. Preferably, a magnesium-based constituent is used whose specific surface is less than 4 m2 / g. More specifically, the specific surface is less than 2 m2 / g.
Par ailleurs, la granulométrie dudit constituant est habituellement comprise entre 10 et 500 pm. II serait envisageable d'utiliser des composés dont la granulométrie se trouve en dehors de la gamme précitée, mais sans que cela n'apporte d'avantages particuliers. Ainsi, si la granulométrie est supérieure à 500 lim, une étape de broyage préalable à l'incorporation dans la composition peut être nécessaire. Par ailleurs, si la granulométrie desdits constituants était inférieure à 10 m, on pourrait constater une modification des propriétés de la composition mise en contact avec l'eau. On peut notamment constater un accroissement de la vitesse de prise du ciment, sauf à augmenter la teneur en agent retardant la prise, dont il sera question dans la suite de la description. De ce fait, le ciment obtenu selon le procédé de l'invention pourrait être moins intéressant sur le plan de la mise en oeuvre ou sur le plan économique. Furthermore, the particle size of said constituent is usually between 10 and 500 μm. It would be conceivable to use compounds whose particle size is outside the aforementioned range, but without this bringing any particular advantages. Thus, if the particle size is greater than 500 lim, a grinding step prior to incorporation into the composition may be necessary. Furthermore, if the particle size of said constituents was less than 10 m, one could note a modification of the properties of the composition brought into contact with water. One can in particular note an increase in the setting speed of the cement, except to increase the content of agent delaying the setting, which will be discussed in the following description. As a result, the cement obtained according to the method of the invention could be less advantageous from the point of view of implementation or from an economic point of view.
II est à noter que les deux constituants décrits auparavant, s'ils se présentent sous forme solide, peuvent éventuellement faire l'objet d'une étape de broyage avant leur utilisation dans le procédé selon l'invention. It should be noted that the two constituents described above, if they are in solid form, may optionally be subject to a grinding step before their use in the process according to the invention.
La proportion du constituant à base de magnésium (exprimée en poids de MgO) rapportée à celle du constituant à base de phosphore (exprimée en poids de P2Os) est plus particulièrement comprise entre 1 et 3. The proportion of the magnesium-based constituent (expressed by weight of MgO) relative to that of the phosphorus-based constituent (expressed by weight of P2Os) is more particularly between 1 and 3.
La première caractéristique essentielle du ciment selon l'invention est que sa phase liante comprend, en plus des composés du phosphore et du magnésium, au moins un composé minéral A présentant des conditions particulières sur la forme des objets qui le constituent et la taille de ces objets. The first essential characteristic of the cement according to the invention is that its binding phase comprises, in addition to the phosphorus and magnesium compounds, at least one mineral compound A having particular conditions on the shape of the objects which constitute it and the size of these objects.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la phase liante est à base de composés du phosphore et du magnésium et d'au moins un composé minéral A, ce dernier étant introduit dans le ciment sous forme de particules (1) de taille inférieure à 0,1 um. On entend par particules (1) des objets indivisibles, se présentant sous une forme unitaire, unifiée. According to a first embodiment of the invention, the binding phase is based on phosphorus and magnesium compounds and at least one mineral compound A, the latter being introduced into the cement in the form of particles (1) of size less than 0.1 µm. By particles (1) is meant indivisible objects, having a unitary, unified form.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la phase liante est à base de composés du phosphore et du magnésium et d'au moins un composé minéral A, ce dernier étant introduit dans le ciment sous forme d'agrégats (2). On entend par agrégats (2), des objets formés de l'empilement de plusieurs objets plus petits, qui sont eux sous une forme unitaire, unifiée, tels que les particules définies précédemment. Les agrégats introduits présentent une taille inférieure à 0,1 pm. Ces agrégats sont en général très difficilement divisibles, et en particulier indivisibles dans un mélange des composés du magnésium et du phosphore et d'eau. According to a first embodiment of the invention, the binding phase is based on phosphorus and magnesium compounds and at least one mineral compound A, the latter being introduced into the cement in the form of aggregates (2). By aggregates (2) is meant objects formed from the stack of several smaller objects, which are themselves in a unitary, unified form, such as the particles defined above. The aggregates introduced have a size of less than 0.1 μm. These aggregates are in general very difficult to divide, and in particular indivisible in a mixture of the compounds of magnesium and phosphorus and water.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la phase liante est à base de composés du phosphore et du magnésium et d'au moins un composé minéral A, ce dernier étant introduit sous forme d'agglomérats (3). On entend par agglomérats (3), des objets formés de l'empilement de plusieurs objets plus petits : des particules et/ou des agrégats. Selon l'invention, lors de leur mélange avec les composés du magnésium et du phosphore et l'eau, les agglomérats introduits doivent pouvoir au moins en partie se désagglomérer en les objets qui les constituent (particules ou agrégats), afin de conduire dans le mélange à des objets de taille inférieure à 0,1 um. According to a first embodiment of the invention, the binding phase is based on phosphorus and magnesium compounds and at least one mineral compound A, the latter being introduced in the form of agglomerates (3). Agglomerates (3) are understood to mean objects formed from the stack of several smaller objects: particles and / or aggregates. According to the invention, during their mixing with the magnesium and phosphorus compounds and water, the agglomerates introduced must be able to at least partially disaggregate into the objects which constitute them (particles or aggregates), in order to lead in the mixed with objects smaller than 0.1 µm.
L'invention consiste à avoir remarqué que, dans le ciment issu du mélange de la phase liante (composé du phosphore + composé du magnésium + composé minéral A + composé minéral B + composé minéral C) et de l'eau, le composé minéral de la phase liante doit se présenter sous forme d'objets de taille inférieure à 0,1 ijm, lesdits objets (particules, agrégats) ayant été introduits tels quels ou sous forme agglomérée. Leur mélange avec les composés du phosphore et du magnésium, et l'eau doit conduire dans ce dernier cas à leur désagglomération. The invention consists in having noticed that, in the cement resulting from the mixture of the binding phase (compound of phosphorus + compound of magnesium + mineral compound A + mineral compound B + mineral compound C) and water, the mineral compound of the binding phase must be in the form of objects of size less than 0.1 μm, said objects (particles, aggregates) having been introduced as such or in agglomerated form. Their mixture with the phosphorus and magnesium compounds, and the water must lead in the latter case to their disagglomeration.
Le composé minéral peut être introduit comme un mélange de ces trois formes (particules, agrégats, agglomérats). The mineral compound can be introduced as a mixture of these three forms (particles, aggregates, agglomerates).
Dans le texte, on entend par taille, la taille moyenne des particules, agrégats ou agglomérats. Cette taille est mesurée par microscopie électronique par transmission (MET) pour les objets de taille inférieure à 0,1 clam, et par granulométrie laser pour les objets de taille supérieure à 0,1 pm. In the text, size is understood to mean the average size of the particles, aggregates or agglomerates. This size is measured by transmission electron microscopy (TEM) for objects of size less than 0.1 µm, and by laser particle size for objects of size greater than 0.1 µm.
De préférence, le composé minéral A est introduit sous forme d'agglomérats présentant une taille d'au plus 60 pm, avantageusement d'au plus 20 um. Une telle taille des agglomérats permet une manipulation plus aisée du composé minéral. Preferably, the mineral compound A is introduced in the form of agglomerates having a size of at most 60 μm, advantageously at most 20 μm. Such a size of the agglomerates allows easier handling of the mineral compound.
Le composé minéral A peut être choisi parmi SiO2, TiO2, Au203, Zoo21 Cr2031 le talc, le mica, le kaolin, la wollastonite, la bentonite, le métakaolin. II peut s'agir de produits de synthèse. Ce peut être des composés cristallisés ou amorphes obtenus par exemple par broyage, et tamisage à la taille désirée. The mineral compound A can be chosen from SiO2, TiO2, Au203, Zoo21 Cr2031 talc, mica, kaolin, wollastonite, bentonite, metakaolin. They can be synthetic products. They can be crystallized or amorphous compounds obtained, for example, by grinding and sieving to the desired size.
II s'agit notamment de la silice et, selon la mise en oeuvre préférée de l'invention, de silice de précipitation. Cette silice de précipitation présente de préférence une surface spécifique comprise entre 50 et 250 m2/g. It is in particular silica and, according to the preferred implementation of the invention, precipitation silica. This precipitation silica preferably has a specific surface of between 50 and 250 m2 / g.
La silice introduite peut avantageusement se présenter sous la forme d'agglomérats de taille moyenne inférieure à 50 clam, lesdits agglomérats étant constitués d'agrégats de taille moyenne inférieure à 0,1 pm. The silica introduced can advantageously be in the form of agglomerates of average size less than 50 μm, said agglomerates being made up of aggregates of average size less than 0.1 μm.
II peut s'agir par exemple de la silice précipitée T38AB commercialisée par Rhône-
Poulenc se présentant sous forme d'agglomérats de taille inférieure à 50 pm. Ces agglomérats se divisent dans le mélange de phase liante et d'eau sous forme d'agrégats de taille inférieure à 0,1 clam. Ces agrégats, qui sont eux-memes formés de particules élémentaires de taille 15 nm, sont indivisibles dans le mélange phase liante/eau.It can be, for example, precipitated silica T38AB marketed by Rhône-
Poulenc in the form of agglomerates less than 50 µm in size. These agglomerates divide in the mixture of binding phase and water in the form of aggregates of size less than 0.1 clam. These aggregates, which are themselves formed of elementary particles of size 15 nm, are indivisible in the binder / water phase mixture.
On peut utiliser également de la fumée de silice broyée, de la silice pyrogénée, de la lignite, de la smectite. It is also possible to use ground silica smoke, fumed silica, lignite, smectite.
La teneur en composé minéral A de la phase liante du ciment selon l'invention est comprise, en général, entre 1 et 20 parties en poids pour 100 parties de la phase liante, de préférence entre 1 et 15 parties. The content of mineral compound A in the binding phase of the cement according to the invention is generally between 1 and 20 parts by weight per 100 parts of the binding phase, preferably between 1 and 15 parts.
Selon la deuxième caractéristique essentielle du ciment selon l'invention, la phase liante également comprend au moins un composé minéral B dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 0,1 et 1 pm, de préférence entre 0,1 et 0,5 pm. According to the second essential characteristic of the cement according to the invention, the binding phase also comprises at least one inorganic compound B, the elementary particles of which have a size of between 0.1 and 1 μm, preferably between 0.1 and 0.5 μm .
Ce composé B peut être peut être choisi parmi SiO2, TiO2, Al203, ZrO2, Cor203, le talc, le mica, le kaolin, la wollastonite, la bentonite, le métakaolin. II peut s'agir de produits de synthèse. Ce peut être des composés cristallisés ou amorphes obtenus par exemple par broyage, et tamisage à la taille désirée. This compound B can be can be chosen from SiO2, TiO2, Al203, ZrO2, Cor203, talc, mica, kaolin, wollastonite, bentonite, metakaolin. They can be synthetic products. They can be crystallized or amorphous compounds obtained, for example, by grinding and sieving to the desired size.
De préférence, il s'agit de fumée de silice. II peut s'agir par exemple de la fumée de silice commercialisée par la société Elkem dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 0,1 et 0,8 um. Preferably, it is silica smoke. It may, for example, be silica smoke sold by the company Elkem, the elementary particles of which have a size of between 0.1 and 0.8 μm.
Habituellement, la quantité de composé B dans le ciment selon l'invention est d'au plus 15 parties en poids pour 100 parties en poids de phase liante. Usually, the amount of compound B in the cement according to the invention is at most 15 parts by weight per 100 parts by weight of binder phase.
Selon la troisième caractéristique essentielle du ciment selon l'invention, la phase liante comprend en outre au moins un composé minéral C dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 1 et 10 um, de préférence entre 2 et 6 pm. According to the third essential characteristic of the cement according to the invention, the binding phase also comprises at least one inorganic compound C, the elementary particles of which have a size of between 1 and 10 μm, preferably between 2 and 6 μm.
Ce composé C peut être peut être choisi parmi le sable, SiO2, TiO2, Al203, Zoo2, Cr203, le talc, le mica, le kaolin, la wollastonite, la bentonite, le métakaoiin. II peut s'agir de produits de synthèse. Ce peut être des composés cristallisés ou amorphes obtenus par exemple par broyage, et tamisage à la taille désirée. This compound C can be can be chosen from sand, SiO2, TiO2, Al203, Zoo2, Cr203, talc, mica, kaolin, wollastonite, bentonite, metakaoiin. They can be synthetic products. They can be crystallized or amorphous compounds obtained, for example, by grinding and sieving to the desired size.
II s'agit de préférence de sable, par exemple du sable C600 commercialisé par la société Sifraco, dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 2 et 6 pm. It is preferably sand, for example C600 sand sold by the company Sifraco, the elementary particles of which have a size of between 2 and 6 μm.
Habituellement, la quantité de composé C dans le ciment selon l'invention est d'au plus 30 parties en poids pour 100 parties en poids de phase liante. Usually, the amount of compound C in the cement according to the invention is at most 30 parts by weight per 100 parts by weight of binder phase.
La phase liante du ciment selon l'invention peut comprendre un agent retardant la prise. The bonding phase of the cement according to the invention may comprise an agent delaying setting.
Plus particulièrement, cet agent est choisi parmi des composés susceptibles de complexer le magnésium. More particularly, this agent is chosen from compounds capable of complexing magnesium.
Ces derniers peuvent être notamment des acides carboxyliques, tels que les acides citrique, oxalique, tartrique, des acides, esters ou sels contenant du bore, des acides, esters ou sels contenant du phosphore, comme le tripolyphosphate de sodium, le sulfate ferreux, le sulfate et lignosulfonate de sodium, le chlorure de zinc, I'acétate de cuivre, le gluconate de sodium, le sulfate acétate de sodium cellulose, le produit de la réaction du formaldéhyde avec l'aminolignosulfate, le dialdéhyde amidon, la N,Ndiméthyloldihydroxyéthylène urée, les silicofluorures, le tall oil et le sucrose, ces composés étant pris seuls ou en mélange. The latter can in particular be carboxylic acids, such as citric, oxalic, tartaric acids, acids, esters or salts containing boron, acids, esters or salts containing phosphorus, such as sodium tripolyphosphate, ferrous sulfate, sodium sulfate and lignosulfonate, zinc chloride, copper acetate, sodium gluconate, sodium acetate sulfate cellulose, the reaction product of formaldehyde with aminolignosulfate, dialdehyde starch, N, Ndimethyloldihydroxyethylene urea , silicofluorides, tall oil and sucrose, these compounds being taken alone or as a mixture.
De préférence, on utilise, seuls ou en mélange, les acides carboxyliques, et de préférence, les acides, esters ou sels contenant du bore. Preferably, the carboxylic acids are used, alone or as a mixture, and preferably the acids, esters or salts containing boron.
Ainsi, dans cette dernière catégorie de composés, on peut mentionner, sans intention de se limiter, L'acide borique et ses sels, tels que les sels de métaux alcalins, comme le sodium (borax), les sels d'amine ou d'ammonium. Les esters de l'acide borique conviennent aussi à la mise en oeuvre de l'invention, comme les trialkyloxyborates, les triaryloxyborates. Thus, in this latter category of compounds, mention may be made, without intending to be limited, of boric acid and its salts, such as the alkali metal salts, such as sodium (borax), the amine or ammonium. The esters of boric acid are also suitable for implementing the invention, such as trialkyloxyborates, triaryloxyborates.
Selon un mode particulier, L'additif est mis en oeuvre sous la forme d'une poudre dont le diamètre moyen est de 10 à 200 pm. According to a particular embodiment, the additive is used in the form of a powder whose average diameter is from 10 to 200 μm.
La quantité d'agent retardant la prise est d'au plus 10 parties en poids pour 100 parties en poids des trois constituants précités (composés du phosphore et du magnésium et composé minéral). De préférence, cette quantité est d'au plus 5 parties en poids rapporté à la même référence. The quantity of agent delaying the setting is at most 10 parts by weight per 100 parts by weight of the three aforementioned constituents (compounds of phosphorus and magnesium and mineral compound). Preferably, this quantity is at most 5 parts by weight relative to the same reference.
Les ciments obtenus par le mélange selon l'invention peuvent comprendre en outre des granulats de taille supérieure à 10 um, en tant qu'éléments constitutifs. The cements obtained by the mixture according to the invention can also comprise aggregates of size greater than 10 μm, as constituent elements.
II s'agit, en général, des granulats classiquement utilisés dans les compositions de phosphomagnésiens. On peut mentionner le sable, la silice, I'alumine, L'oxyde de zirconium, la dolomie brute, le minerai de chrome, le calcaire, le clinker, la vermiculite, la perlite, le mica, le gypse, la cellulose, le laitier. These are, in general, aggregates conventionally used in phosphomagnesium compositions. We can mention sand, silica, alumina, Zirconium oxide, crude dolomite, chromium ore, limestone, clinker, vermiculite, perlite, mica, gypsum, cellulose, dairy.
Habituellement, la quantité de granulats dans le ciment selon l'invention est d'au plus 1000 parties en poids pour 100 parties en poids de phase liante. Usually, the quantity of aggregates in the cement according to the invention is at most 1000 parts by weight per 100 parts by weight of binder phase.
Selon un mode de réalisation particulier, la quantité de sable, silice ou des autres composés cités dans la liste ci-dessus, est d'au plus 900 parties en poids rapporté à la même référence que précédemment. According to a particular embodiment, the amount of sand, silica or the other compounds mentioned in the above list, is at most 900 parts by weight relative to the same reference as above.
De même, la quantité de fumée de silice condensée ou de cendres volantes est de préférence d'au plus 100 parties en poids pour 100 parties en poids de phase liante. Likewise, the amount of condensed silica smoke or fly ash is preferably at most 100 parts by weight per 100 parts by weight of binder phase.
Le ciment selon l'invention peut comprendre par ailleurs un agent hydrofugeant. The cement according to the invention can also comprise a water-repellent agent.
Enfin, le ciment selon l'invention peut comprendre tous les additifs classiques, comme les fluidifiants, tels que le lignosulfonate de sodium et les condensés de naphtalène sulfonate, le naphtalène, le tripolyphosphate, I'hexamétaphosphate de sodium, l'hydrogénophosphate d'ammonium, la mélanine, les alkyles siliconates, l'aminopropyltriéthoxysilane, les sucroglycérides, les polyacrylates, le siliconate de potassium. Finally, the cement according to the invention can comprise all the conventional additives, such as thinning agents, such as sodium lignosulfonate and naphthalene sulfonate condensates, naphthalene, tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate, ammonium hydrogen phosphate. , melanin, alkyl siliconates, aminopropyltriethoxysilane, sucroglycerides, polyacrylates, potassium siliconate.
Des agents antimousse peuvent de même être des éléments constitutifs du ciment selon l'invention. A titre d'exemple, on peut citer en particulier les antimousses à base de polydiméthyl-siloxanes et le polypropylène glycol. Antifoaming agents can likewise be constituent elements of the cement according to the invention. By way of example, mention may in particular be made of antifoams based on polydimethylsiloxanes and polypropylene glycol.
Parmi ce type d'agents, on peut citer également les silicones sous la forme d'une solution, d'un solide, et de préférence sous la forme d'une résine, d'une huile ou d'une émulsion, de préférence, dans l'eau. Conviennent tout particulièrement les silicones comprenant essentiellement des motifs M (RSiOo 5 ) et D (R2SiO). Dans ces formules, les radicaux R, identiques ou différents, sont plus particulièrement choisis parmi l'hydrogène et les radicaux alkyles comprenant 1 à 8 atomes de carbone, le radical méthyle étant préféré. Le nombre de motifs est de préférence compris entre 30 et 120. Among this type of agent, mention may also be made of silicones in the form of a solution, of a solid, and preferably in the form of a resin, of an oil or of an emulsion, preferably, in water. Particularly suitable are silicones essentially comprising units M (RSiOo 5) and D (R2SiO). In these formulas, the radicals R, which are identical or different, are more particularly chosen from hydrogen and alkyl radicals comprising 1 to 8 carbon atoms, the methyl radical being preferred. The number of patterns is preferably between 30 and 120.
Enfin, on peut ajouter des agents de texture et de viscosité : fibres de cellulose, guar, amidon, éther cellulosique, éthers d'amidon, alcool polyvinylique. Finally, texture and viscosity agents can be added: cellulose fibers, guar, starch, cellulose ether, starch ethers, polyvinyl alcohol.
D'une façon générale, la quantité de ces additifs dans le ciment est d'au plus 10 parties en poids pour 100 parties en poids de phase liante. De préférence, la quantité d'additifs est d'au plus 5 parties en poids. Generally, the quantity of these additives in the cement is at most 10 parts by weight per 100 parts by weight of binder phase. Preferably, the amount of additives is at most 5 parts by weight.
Le ciment selon l'invention peut comprendre en outre au moins un additif choisi parmi les polymères sous forme de particules insoluble dans l'eau, et de l'eau. The cement according to the invention can also comprise at least one additive chosen from polymers in the form of particles insoluble in water, and water.
Tous types de polymères sous forme de particules insoluble dans reau peuvent être utilisés et notamment ceux issus de la polymérisation de monomères à insaturations éthyléniques. All types of polymers in the form of particles insoluble in water can be used and in particular those resulting from the polymerization of ethylenically unsaturated monomers.
Les monomères peuvent être choisis parmi:
- le styrène, le butadiène, les esters acryliques et les nitriles vinyliques.The monomers can be chosen from:
- styrene, butadiene, acrylic esters and vinyl nitriles.
- les esters acryliques, c'est-à-dire les esters de l'acide acrylique et de l'acide méthacrylique avec les alcanols en C1-C12, de préférence C1-C8, tels que l'acrylate de méthyle, I'acrylate d'éthyle, 'acrylate de propyle, I'acrylate de n-butyle, I'acrylate d'isobutyle, I'acrylate de 2-éthylhexyle, le méthacrylate de méthyle, le méthacrylate d'éthyle, le méthacrylate de n-butyle, le méthacrylate d'isobutyle,
- les nitriles vinyliques ayant de 3 à 12 atomes de carbone, en particulier l'acrylonitrile et le méthacrylonitrile,
- I'al ph a-méthylstyrène ou le vinyltoluène,
- les esters vinyliques d'acide carboxylique comme l'acétate de vinyle, le versatate de vinyle, le propionate de vinyle,
- les acides mono-et dicarboxyliques insaturés éthyléniques comme l'acide acrylique, L'acide méthacrylique, L'acide itaconique, L'acide maléique, L'acide fumarique et les mono-alkylesters des acides dicarboxyliques du type cité avec les alcanols ayant de préférence 1 à 4 atomes de carbone et leur dérivés N-substitués,
- les amides des acides carboxyliques insaturés comme l'acrylamide, le méthacrylamide, le N-méthalolacrylamide ou -méthacrylamide,
- les monomères éthyléniques comportant un groupe acide sulfonique et ses sels alcalins ou d'ammonium par exemple l'acide vinylsulfonique, L'acide vinylbenzène sulfonique, L'acide alpha-acrylamido méthylpropane-sulfonique, le 2sulfoéthylèneméthacrylate,
- les monomères éthylèniquement insaturés comportant un groupe amino secondaire, tertiaire ou quaternaire ou un groupe hétérocyclique contenant de l'azote par exemple les vinylpyridines, le vinylimidazole, les (meth)acrylates d'aminoalkyle et les (meth)acrylamides d'aminoalkyle comme le diméthylaminoéthylacrylate ou méthacrylate, le ditertiobutylamino-éthylacrylate ou -méthacrylate, le diméthylamino méthylacrylamide ou -méthacrylamide ... de même que les monomères zwitterioniques comme l'acrylate de sulfopropyl (diméthyl) aminopropyle ...- acrylic esters, that is to say esters of acrylic acid and methacrylic acid with C1-C12, preferably C1-C8 alkanols, such as methyl acrylate, acrylate ethyl, propyl acrylate, n-butyl acrylate, isobutyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate,
- vinyl nitriles having 3 to 12 carbon atoms, in particular acrylonitrile and methacrylonitrile,
- al ph a-methylstyrene or vinyltoluene,
- vinyl esters of carboxylic acid such as vinyl acetate, vinyl versatate, vinyl propionate,
- ethylenically unsaturated mono and dicarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid and the mono-alkyl esters of dicarboxylic acids of the type mentioned with alkanols having preferably 1 to 4 carbon atoms and their N-substituted derivatives,
- the amides of unsaturated carboxylic acids such as acrylamide, methacrylamide, N-methalolacrylamide or -methacrylamide,
ethylene monomers comprising a sulfonic acid group and its alkali or ammonium salts, for example vinylsulfonic acid, vinylbenzene sulfonic acid, alpha-acrylamido methylpropane-sulfonic acid, 2sulfoethylenemethacrylate,
- ethylenically unsaturated monomers containing a secondary, tertiary or quaternary amino group or a heterocyclic group containing nitrogen, for example vinylpyridines, vinylimidazole, aminoalkyl (meth) acrylates and aminoalkyl (meth) acrylamides such as dimethylaminoethylacrylate or methacrylate, ditertiobutylamino-ethylacrylate or -methacrylate, dimethylamino methylacrylamide or -methacrylamide ... as well as zwitterionic monomers such as sulfopropyl (dimethyl) aminopropyl acrylate ...
- les esters des acides (meth) acryliques avec des alcanediols contenant de préférence 2-8 atomes de carbone tels que le mono (meth) acrylate de glycol, le mono(meth)acrylate d'hydroxypropyle, le mono(meth) acrylate de 14 butanediol ainsi que les monomères comportant deux doubles liasons polymérisables comme le diméthacrylate d'éthylène-glycol,
- le (meth) acrylate de glycidyle,
- les silanes vinyliques et acryliques.- esters of (meth) acrylic acids with alkanediols preferably containing 2-8 carbon atoms such as mono (meth) acrylate of glycol, mono (meth) acrylate of hydroxypropyl, mono (meth) acrylate of 14 butanediol as well as the monomers comprising two polymerizable double bonds such as ethylene glycol dimethacrylate,
- glycidyl (meth) acrylate,
- vinyl and acrylic silanes.
Selon un mode préféré, le polymère mis en oeuvre dans le ciment selon l'invention est issu de la polymérisation d'au moins un monomère à insaturation éthylénique et au moins un monomère choisi parmi les monomères à fonction carboxylique et l'acrylamide ou le méthacrylamide. According to a preferred embodiment, the polymer used in the cement according to the invention results from the polymerization of at least one ethylenically unsaturated monomer and at least one monomer chosen from monomers with a carboxylic function and acrylamide or methacrylamide .
Dans ce cas, le monomère à insaturation éthylénique peut être choisi parmi : le styrène, le butadiène, les esters acryliques ou méthacryliques d'alkyle en C1-C12 et leurs acides correspondants ou les esters vinyliques. II peut s'agir, de manière avantageuse, d'un polymère insoluble dans l'eau préparé à partir d'un mélange styrènelbutadiène en ce qui concerne les monomères à insaturation éthylénique. In this case, the ethylenically unsaturated monomer can be chosen from: styrene, butadiene, acrylic or methacrylic esters of C1-C12 alkyl and their corresponding acids or vinyl esters. It can advantageously be a water-insoluble polymer prepared from a styrene-butadiene mixture as regards the ethylenically unsaturated monomers.
Quant au monomère à fonction carboxylique, il peut être choisi parmi les acides carboxyliques à insaturation éthylénique. II peut par exemple être choisi parmi l'acide acrylique, L'acide itaconique, L'acide fumarique, L'acide crotonique, L'acide maléique1
I'anhydride maléique, L'acide mésaconique, L'acide glutaconique ou leurs mélanges.As for the monomer having a carboxylic function, it can be chosen from carboxylic acids containing ethylenic unsaturation. It can for example be chosen from acrylic acid, Itaconic acid, Fumaric acid, Crotonic acid, Maleic acid1
Maleic anhydride, mesaconic acid, glutaconic acid or mixtures thereof.
Selon ce premier mode, on préfère tout particulièrement les polymère préparés à partir d'un mélange de monomères comportant 99,9 à 92 % en poids d'au moins un monomère à insaturation éthylénique et 0,1 à 8 % en poids, de préférence 2 à 5 %, d'au moins un monomère à fonction carboxylique. According to this first mode, very particularly preferred are the polymers prepared from a mixture of monomers comprising 99.9 to 92% by weight of at least one ethylenically unsaturated monomer and 0.1 to 8% by weight, preferably 2 to 5%, of at least one monomer with a carboxylic function.
Selon un autre mode préféré, le polymère est issu de la polymérisation d'au moins un monomère choisi parmi les esters vinyliques d'acide carboxylique comme l'acétate de vinyle, le versatate de vinyle, le propionate de vinyle. Il peut notamment s'agir d'un copolymère versatate de vinyle/acétate de vinyle. According to another preferred embodiment, the polymer is obtained from the polymerization of at least one monomer chosen from vinyl esters of carboxylic acid such as vinyl acetate, vinyl versatate, vinyl propionate. It can in particular be a vinyl versatate / vinyl acetate copolymer.
Le polymère peut être introduit dans le mélange sous diverses formes. The polymer can be introduced into the mixture in various forms.
Selon une première variante, le polymère se présente sous forme d'une dispersion dans l'eau de particules du polymère. II s'agit de ce qu'on appelle couramment un latex. According to a first variant, the polymer is in the form of a dispersion in water of particles of the polymer. It is what is commonly called a latex.
De tels latex sont obtenus par le procédé tel que défini ci-dessus. La valeur de leur extrait sec n'est pas critique. II est en général de l'ordre de 50 % en poids. Such latexes are obtained by the process as defined above. The value of their dry extract is not critical. It is generally of the order of 50% by weight.
La taille des particules de latex issu de la polymérisation de monomères à insaturation éthylénique et de monomères à fonction carboxylique peut être comprise entre 0,05 et 5 um, de préférence entre 0,12 et 0,18 um, encore plus préférentiellement entre 0,10 et 0,20 um. Celle des particules de latex issu de la polymérisation de monomères d'esters vinyliques d'acides carboxyliques est en générai comprise entre 1 et 2 pm. The size of the latex particles resulting from the polymerization of ethylenically unsaturated monomers and of monomers with a carboxylic function can be between 0.05 and 5 μm, preferably between 0.12 and 0.18 μm, even more preferably between 0, 10 and 0.20 µm. That of the latex particles resulting from the polymerization of vinyl ester monomers of carboxylic acids is generally between 1 and 2 μm.
Selon une deuxième variante, le polymère se présente sous forme d'une poudre redispersable dans l'eau. According to a second variant, the polymer is in the form of a powder redispersible in water.
En général, le polymère est introduit dans le mélange de ciment en telle quantité que sa teneur est de 0,5 à 30 parties en poids pour 100 parties en poids de phase liante. In general, the polymer is introduced into the cement mixture in such an amount that its content is 0.5 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of binder phase.
Selon une variante préférée de l'invention, le ciment est susceptible d'être obtenu par mise en contact de la phase liante précédemment décrite avec au moins un polymère insoluble dans l'eau et en outre au moins un second additif choisi parmi les aminoalkylsilanes, et de l'eau. According to a preferred variant of the invention, the cement can be obtained by bringing the binder phase described above into contact with at least one polymer insoluble in water and in addition at least one second additive chosen from aminoalkylsilanes, and water.
On peut observer, lors de l'introduction du polymère dans la composition du ciment selon l'invention, un entraînement d'air qui peut conduire à un matériau final poreux ciment et l'eau, simultanément ou séparément. Selon cette dernière possibilité, on prépare en général une composition comprenant la phase liante, les granulats, le cas échéant l'agent retardant et tout ou partie des additifs éventuels en général solides, précédemment cités. On mélange ensuite ladite composition avec de l'eau, celle-ci comprenant, si tel est le cas, les éléments non introduits dans l'étape antérieure de préparation de la composition, comme les additifs liquides notamment. One can observe, during the introduction of the polymer into the composition of the cement according to the invention, an air entrainment which can lead to a final porous material cement and water, simultaneously or separately. According to the latter possibility, a composition is generally prepared comprising the binder phase, the aggregates, if necessary the retarding agent and all or part of the optional additives in general solid, previously mentioned. Said composition is then mixed with water, the latter comprising, if this is the case, the elements not introduced in the previous stage of preparation of the composition, such as liquid additives in particular.
II est à noter que l'on peut aussi envisager de mettre en oeuvre des mélanges plus ou moins complets des éléments constitutifs du ciment. It should be noted that it is also possible to envisage using more or less complete mixtures of the constituent elements of the cement.
L'essentiel du procédé est qu'il soit mis en oeuvre de façon à obtenir une répartition de tous les éléments constitutifs la plus homogène possible dans la masse du ciment. The essential point of the process is that it is implemented so as to obtain a distribution of all the constituent elements as homogeneous as possible in the mass of the cement.
Le mélange des éléments constitutifs se fait par tout moyen connu et de préférence dans des conditions cisaillantes, en utilisant par exemple un malaxeur. The components are mixed by any known means and preferably under shearing conditions, for example using a mixer.
L'opération de mélange est avantageusement effectuée à une température voisine de la température ambiante. The mixing operation is advantageously carried out at a temperature close to room temperature.
Les ciments selon l'invention peuvent être utilisés en tant que coulis ou mortiers selon les proportions d'eau et d'agrégats utilisées et la nature de ces agrégats. The cements according to the invention can be used as grout or mortar depending on the proportions of water and aggregates used and the nature of these aggregates.
II est possible de les utiliser en tant que mortiers de réparation et de scellement, par exemple dans la réfection rapide de routes, ponts, et pistes d'aéroport. Ainsi, ils sont utilisés pour obturer des craquelures, des trous ou recouvrir des zones dégradées ainsi que pour la réparation d'ouvrages en béton armé. En effet, les mortiers ou coulis, outre une bonne adhérence aux ciments dits de Portland, présentent des propriétés mécaniques de résistance à la flexion et à la compression importantes, les rendant particulièrement appropriés pour ce type d'applications. It is possible to use them as repair and sealing mortars, for example in the rapid repair of roads, bridges, and airport runways. Thus, they are used to seal cracks, holes or cover degraded areas as well as for the repair of reinforced concrete structures. Indeed, mortars or grouts, in addition to good adhesion to so-called Portland cements, have significant mechanical properties of resistance to bending and compression, making them particularly suitable for this type of application.
Ils peuvent de même être employés en tant que revêtements de sols, de tuyauteries, résistants aux attaques chimiques, présentant une excellente dureté et tenue à l'abrasion. They can likewise be used as floor coverings, pipes, resistant to chemical attacks, having excellent hardness and resistance to abrasion.
On peut également les utiliser pour la réalisation de panneaux en général et en particulier de panneaux de parement intérieurs ou extérieurs. Pour cela, la composition obtenue est coulée dans un moule approprié, pour donner des dalles ou des panneaux. They can also be used for the production of panels in general and in particular of interior or exterior facing panels. For this, the composition obtained is poured into an appropriate mold, to give slabs or panels.
Elle peut également être projetée. Les produits moulés ou projetés sont ensuite mis à sécher, d'une façon avantageuse à une température voisine de la température ambiante.It can also be projected. The molded or sprayed products are then allowed to dry, advantageously at a temperature close to room temperature.
Enfin, il est possible de préparer à partir de ces ciments des composés réfractaires devant résister à de hautes températures tels que des mortiers de scellement pour conduits de cheminées ou des panneaux anti-feu. Finally, it is possible to prepare from these cements refractory compounds which must withstand high temperatures such as sealing mortars for chimney flues or fire panels.
La présente invention concerne enfin un matériau composite à base du ciment précédemment décrit et de fibres. The present invention finally relates to a composite material based on the cement described above and on fibers.
A titre d'exemple de fibres convenables pour l'obtention dudit matériau, on peut citer les fibres en polypropylène, en polyester, en polyaramide, comme par exemple le KEVLAR6, les fibres de carbone, le polyamide, l'alcool polyvinylique, les fibres de cellulose ou les rubans de fontes amorphes. By way of example of fibers suitable for obtaining said material, mention may be made of polypropylene, polyester, polyaramide fibers, such as for example KEVLAR6, carbon fibers, polyamide, polyvinyl alcohol, fibers cellulose or amorphous font ribbons.
Des fibres de verre peuvent de même être utilisées pour l'obtention du matériau composite selon l'invention. Toutes les fibres de verre employées habituellement dans les ciments conviennent. On peut donc employer des fibres alcali-résistantes, comme les fibres de verres spéciaux obtenus notamment par traitement avec du zirconium, de même que les fibres de verres sodo-calciques. Cependant, d'une façon avantageuse, les fibres de verre standards conviennent aussi à l'obtention de matériaux composites selon l'invention. C'est le cas des verres classiques comme les verres borosilicatés qui sont habituellement détruits en milieu alcalin. Glass fibers can likewise be used to obtain the composite material according to the invention. All the glass fibers usually used in cements are suitable. It is therefore possible to use alkali-resistant fibers, such as special glass fibers obtained in particular by treatment with zirconium, as well as soda-lime glass fibers. However, advantageously, the standard glass fibers are also suitable for obtaining composite materials according to the invention. This is the case of conventional glasses such as borosilicate glasses which are usually destroyed in an alkaline medium.
Les fibres ont des longueurs variant de 5 mm à plusieurs centaines de millimètres. The fibers have lengths varying from 5 mm to several hundred millimeters.
La quantité de fibres dans le matériau composite selon l'invention est comprise entre 1 et 10 % par rapport au poids de phase liante. The amount of fibers in the composite material according to the invention is between 1 and 10% relative to the weight of binder phase.
Les matériaux composites selon l'invention sont obtenus par mélange du ciment tel que décrit précédemment, avec les fibres. Le mélange se fait dans les mêmes conditions de préparation du ciment et ne seront donc pas reprises ici. La composition ainsi obtenue est coulée dans un moule approprié, pour donner des dalles ou des panneaux. Les produits moulés sont ensuite mis à sécher, d'une façon avantageuse à une température voisine de la température ambiante. The composite materials according to the invention are obtained by mixing the cement as described above, with the fibers. The mixing is done under the same cement preparation conditions and will therefore not be repeated here. The composition thus obtained is poured into an appropriate mold, to give slabs or panels. The molded products are then allowed to dry, advantageously at a temperature close to room temperature.
Les matériaux composites selon l'invention peuvent être utilisés notamment pour donner des panneaux de façade. L'avantage de ces matériaux réside dans leur vitesse de fabrication, et principalement dans leur vitesse de séchage. The composite materials according to the invention can be used in particular to give facade panels. The advantage of these materials lies in their manufacturing speed, and mainly in their drying speed.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. The following examples illustrate the invention without, however, limiting its scope.
EXEMPLES
Mesure des propriétés mécaniques
On réalise des éprouvettes prismatiques (4X4X16 cm3) en coulant le mortier ou le coulis dans des moules standards en acier doux. Ces éprouvettes sont démoulées i heure après le temps de prise et séchées à température ambiante. Les propriétés mécaniques sont testées sur ces éprouvettes. EXAMPLES
Measurement of mechanical properties
Prismatic test pieces (4 × 4 × 16 cm 3) are produced by pouring the mortar or the grout into standard mild steel molds. These test pieces are removed from the mold for 1 hour after setting time and dried at room temperature. The mechanical properties are tested on these test pieces.
Les essais sont réalisés en flexion en trois points (NFP 18407) sur six demiéprouvettes et en compression (NFP 15451) sur six demi-éprouvettes à l'aide d'une machine d'essai hydraulique (200 kN). The tests are carried out in three-point bending (NFP 18407) on six half-test pieces and in compression (NFP 15451) on six half-test pieces using a hydraulic testing machine (200 kN).
Exemple comparatif 1
On prépare un mortier phosphomagnésien à partir des constituants suivants:
- 30 % en poids de phase liante constituée de:
.48,5% en poids de phosphate monoammonique,
48,5 % en poids d'oxyde de magnésium, . 3 % en poids d'acide borique qui est un agent retardant,
- 20 % en poids de sable siliceux E 10 dont les particules élémentaires ont une taille de l'ordre de 100 pm,
- 50 % en poids de sable normalisé CEN 31 196-1 dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 100 et 500 m.Comparative example 1
A phosphomagnesium mortar is prepared from the following constituents:
- 30% by weight of binder phase consisting of:
.48.5% by weight of monoammonium phosphate,
48.5% by weight of magnesium oxide,. 3% by weight of boric acid which is a retarding agent,
20% by weight of silica sand E 10, the elementary particles of which have a size of the order of 100 μm,
- 50% by weight of CEN 31 196-1 standardized sand whose elementary particles have a size between 100 and 500 m.
On prépare le mortier par mélange des matériaux définis ci-dessus avec de l'eau la teneur en eau est telle que le rapport en poids eau I phase liante est de 0,36. Le mélange est réalisé de la manière suivante : on malaxe à l'aide d'un malaxeur type
HOBART les matériaux à l'état sec pendant 30 s à petite vitesse (60 tr/min), puis on ajoute l'eau dans la proportion souhaitée. Ensuite, on continue à malaxer pendant 1 min 30 à petite vitesse puis 1 min 30 à grande vitesse (120 tr/min).The mortar is prepared by mixing the materials defined above with water the water content is such that the weight ratio water I binder phase is 0.36. The mixing is carried out as follows: mixing is carried out using a standard mixer
HOBART the materials in the dry state for 30 s at low speed (60 rpm), then add the water in the desired proportion. Then, the mixing is continued for 1 min 30 at low speed and then 1 min 30 at high speed (120 rpm).
Le mortier obtenu est très fluide : il coule lorsqu'il est appliqué sur un support vertical. The mortar obtained is very fluid: it flows when applied to a vertical support.
On observe également un effet de ressuage lors de la prise : de l'eau remonte à la surface du mortier tandis que les granulats ont tendance à floculer. There is also a bleeding effect when setting: water rises to the surface of the mortar while the aggregates tend to flocculate.
Les propriétés mécaniques à 7 jours sont les suivantes:
. résistance en compression :35 MPa
. résistance en flexion : 6,5 MPa.The mechanical properties at 7 days are as follows:
. compressive strength: 35 MPa
. flexural strength: 6.5 MPa.
Exemple 2 selon l'invention
On prépare un mortier phosphomagnésien à partir des constituants suivants;
- 29,9 % en poids d'un mélange de:
. 46 % en poids de phosphate monoammonique,
.46 % en poids d'oxyde de magnésium, . 3 % en poids d'acide borique qui est un agent retardant,
. 5 % de silice T38AB,
- 2,3 % en poids de fumée de silice dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 0,1 et 1 um,
- 7,8 % en poids de sable C600 dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 2 et 6 m,
- 10 % en poids de silice E 10,
- 50 % en poids de sable normalisé CEN 31 196-1.Example 2 according to the invention
A phosphomagnesium mortar is prepared from the following constituents;
- 29.9% by weight of a mixture of:
. 46% by weight of monoammonium phosphate,
.46% by weight of magnesium oxide,. 3% by weight of boric acid which is a retarding agent,
. 5% T38AB silica,
2.3% by weight of silica smoke, the elementary particles of which have a size of between 0.1 and 1 μm,
- 7.8% by weight of C600 sand whose elementary particles have a size of between 2 and 6 m,
- 10% by weight of silica E 10,
- 50% by weight of CEN 31 196-1 standardized sand.
La silice T38AB est une silice précipitation commercialisée par Rhône-Poulenc présentant les caractéristiques suivantes:
- taille des agglomérats : 50 ijm
- taille des agrégats: inférieure à 0,1 pm
(mesurées par MET).T38AB silica is a precipitation silica marketed by Rhône-Poulenc with the following characteristics:
- size of agglomerates: 50 ijm
- size of the aggregates: less than 0.1 pm
(measured by MET).
On prépare ce mortier phosphomagnésien selon le procédé de l'exemple 1. Le rapport en poids eau I phase liante est de 0,32. This phosphomagnesium mortar is prepared according to the method of Example 1. The weight ratio water I binder phase is 0.32.
Le mortier obtenu présente une belle texture homogène et onctueuse, il colle lorsqu'il est appliqué sur un support vertical. The mortar obtained has a beautiful homogeneous and unctuous texture, it sticks when applied on a vertical support.
On n'observe aucun phénomène de ressuage. No penetrant phenomenon is observed.
Ses propriétés mécaniques à 7 jours sont les suivantes:
résistance en compression : 49,8 MPa
résistance en flexion: 7,65 MPa.Its mechanical properties at 7 days are as follows:
compressive strength: 49.8 MPa
flexural strength: 7.65 MPa.
Exemple 3 selon l'invention
On prépare un mortier phosphomagnésien à partir des constituants suivants:
- 39 % en poids d'un mélange de:
.46 % en poids de phosphate monoammonique,
. 46 % en poids d'oxyde de magnésium,
. 3 % en poids d'acide borique qui est un agent retardant,
. 5 % en poids de silice T38AB,
- 2,3 % en poids de fumée de silice dont les particules élémentaires ont une taille comprise entre 0,1 et 1 m,
- 7,8 % en poids de sable C600,
- 50,9 % en poids de sable normalisé CEN 31 196-1.Example 3 according to the invention
A phosphomagnesium mortar is prepared from the following constituents:
- 39% by weight of a mixture of:
.46% by weight of monoammonium phosphate,
. 46% by weight of magnesium oxide,
. 3% by weight of boric acid which is a retarding agent,
. 5% by weight of silica T38AB,
2.3% by weight of silica smoke, the elementary particles of which have a size of between 0.1 and 1 m,
- 7.8% by weight of C600 sand,
- 50.9% by weight of CEN 31 196-1 standardized sand.
On prépare ce mortier phosphomagnésien selon le procédé de l'exemple 1. Le rapport en poids eau I phase liante est de 0,28. This phosphomagnesium mortar is prepared according to the method of Example 1. The weight ratio water I binder phase is 0.28.
Le mortier obtenu présente une belle texture homogène et onctueuse, il colle lorsqu'il est appliqué sur un support vertical. The mortar obtained has a beautiful homogeneous and unctuous texture, it sticks when applied on a vertical support.
On n'observe aucun phénomène de ressuage. No penetrant phenomenon is observed.
Ses propriétés mécaniques à 7 jours sont les suivantes:
. résistance en compression : 58 MPa
résistance en flexion : 7,5 MPa. Its mechanical properties at 7 days are as follows:
. compressive strength: 58 MPa
flexural strength: 7.5 MPa.
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