BE1005632A4

BE1005632A4 - Compositions pouzzolaniques perfectionnees a base de fumee de silice et leur procede d'obtention.

Info

Publication number: BE1005632A4
Application number: BE9000209A
Authority: BE
Original assignee: Sandoz Sa
Priority date: 1989-02-24
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1993-11-30
Also published as: US5762701A; FR2643629A1; AU5008590A; CH680511A5; CA2010816A1; GB9003910D0; GB8904273D0; DE4005149A1; FR2643629B1; GB2229435B; IT9047667A0; SG13795G; IT9047667A1; ATA41090A; GB2229435A; AT398755B; AU636332B2; ES2021496A6; IT1240773B; HK40995A

Abstract

Le stockage, le transport et la distribution de la fumée de silice ou d'une composition pouzzolanique contenant de la fumée de silice sont améliorés en mélangeant une quantité d'eau de l'ordre de 2% à 25% à la fumée de silice ou à la composition contenant de la fumée de silice pour obtenir une poudre uniformément humidifiée. La composition traitée contenant de la fumée de silice présente un poids spécifique en vrac plus élevé et de meilleures caractéristiques d'écoulement.

Description


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  Compositions pouzzolaniques perfectionnées à base de fumée de silice et leur procédé d'obtention 
La présente invention est relative à des compositions de fumée de silice perfectionnées et à un procédé pour la production de ces compositions préférées. 



  De telles compositions son utiles comme additifs de mélange pour des compositions de ciment. 



   Conformément à la norme ASTM C 618, une pouzzolane est définie comme étant une"matière siliceuse ou siliceuse et alumineuse qui en elle-même ne possède qu'une faible valeur en tant que ciment ou même pas du tout une telle valeur, mais qui, à l'état finement divisée et en présence d'humidité, réagit chimiquement avec l'hydroxyde de calcium à la température ordinaire pour former des composés possédant des propriétés de ciment. En plus des pouzzolanes naturelles, de nombreux sous-produits industriels deviennent rapidement la source principale de pouzzolanes artificielles utilisées aujourd'hui.

   Des centrales électriques utilisant des enveloppes ou balles de riz ou du charbon comme combustible et des fours métallurgiques producteurs de fonte, de silicum et de ferrosilicium sont la source principale de pouzzolanes artificielles telles que cendres volantes, cendre de balles de riz, laitier de haut fourneau, fumée de silice, etc.. 



   La fumée de silice, appelée parfois silice volatilisée ou fumée de silice condensée, est obtenue dans des fours à arc électrique comme sous-produit de la fabrication de silicium métallique ou de ferro-silicium. 



  Au cour de la transformation du quartz en silicium à des températures d'environ   2000 C,   le SiO gazeux s'oxyde pour donner du   8102   et se condense sous la forme de particules particulièrement fines constituées de silice amorphe. La fumée de silice est éliminée en filtrant les gaz sortants dans un sac de filtrage.

   L'activité en tant que pouzzolane 

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 de la fumée de silice, à savoir la réactivité chimique avec l'hydroxyde de calcium, est due substantiellement au caractère non cristallin de la silice et à l'aire superficielle spécifique très élevée (10 à 30 m2/g), qui à son tour résulte de la très petite dimension des particules (bien inférieure à 1   um).   Pour la même raison toutefois, la fumée de silice a une densité en vrac relativement faible (environ 0,2 à 0,3 tonne/m3), de sorte que les frais de transport et de stockage sont relativement élevés. En outre, la fumée de silice forme beaucoup de poussière et est difficile à mettre en mouvement d'écoulement.

   Elle ne peut pas être déplacée dans les silos de stockage par des conduites pneumatiques, des élévateurs à godets ou des convoyeurs à écran ou crible aussi facilement que cela est le cas du ciment. 



   Conformément à la présente invention, on réalise un procédé pour humidifier qui augmente l'écoulabilité des compositions pouzzolaniques, ce procédé comportant :   - la   pulvérisation de 2% à 25% en poids d'eau sur des compositions pouzzolaniques contenant de la fumée de silice ; et - l'agitation de la matière, ainsi obtenue, au moyen d'un mélangeur mécanique jusqu'à obtention d'une poudre uniformément humidifiée. 



   Tous les poids sont données par rapport au poids des compositions pouzzolaniques. 



   Les compositions pouzzolaniques traitées conformément à la présente invention ayant une faible quantité d'eau sont des poudres humidifiées d'une façon uniforme, qui ont une plus grande densité en vrac, sont virtuellement exemptes de poussière, s'écoulent facilement, peuvent être stockées dans des silos à ciment ordinaires et sont transportables dans des tankers pour le transport du ciment en vrac. En outre de telles compositions pouzzolaniques peuvent être distribuées à travers les mêmes systèmes que ceux utilisés pour le 

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 ciment. 



   L'eau utilisée pour humidifier les compositions pouzzolaniques contenant de la fumée de silice peut éventuellement être une solution aqueuse de mélanges chimiques bien connue, utilisés généralement dans des mortiers de ciment ou des mélanges de béton, tels que des agents accélérateurs, retardateurs ou entraîneurs d'air, des réducteurs d'eau et des superplastifiants. 



   Les compositions pouzzolaniques selon l'invention sont des mélanges de fumée de silice et de pouzzolanes naturelles ou de pouzzolanes artificielles telles cendres volantes, cendres d'enveloppes de balles de riz, laitier de haut fourneau, etc. De préférence, les compositions pouzzolaniques selon l'invention contiennent au moins 50% en poids de fumée de silice. La matière préférée traitée selon la présente invention est un mélange de fumée de silice et de cendre volante contenant environ 80% en poids de fumée de silice et 20% en poids de cendre volante. 



   La quantité d'eau utilisée dans le procédé selon l'invention est critique afin d'obtenir une poudre humidifiée d'une façon uniforme avec les avantages susmentionnés. Si on utilise une quantité inférieure à 2%, on n'observe aucun effet particulier. Si on utilise une quantité supérieure à 25%, la poudre obtenue est constituée plutôt par une bouillie ou un coulis avec les inconvénients connus de l'homme de l'art. De préférence la quantité d'eau utilisée est comprise entre environ 10% et 20% en poids. 



   La durée exigée pour le traitement selon l'invention dépend des quantités de composition pouzzolanique contenant la fumée de silice et d'eau qui sont mélangées et de l'efficacité de l'appareillage mélangeur mécanique. Généralement lorsqu'on utilise un mélangeur de laboratoire habituel, une durée de mélange de quelques minutes suffit pour obtenir une distribution régulière de l'eau dans la proportion préférée de 10 à 

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 20%. 



   En vue d'avoir quelques indications quantitatives sur l'amélioration du poids spécifique en vrac, on a conduit deux essais différents : l'un consistait à mesurer le poids de matière lâche ou en vrac dans un récipient de volume donné et à calculer le rapport poids/volume en kg/l ou tonne/m3 ; l'autre est ce que l'on appelle l'essai de glissement : un anneau en laiton placé sur une plaque horizontale en plastique lisse (Plexiglass) est rempli d'une matière en poudre lâche ; l'anneau en laiton est enlevé de sorte que l'on obtient un disque de poudre ayant 100 mm de diamètre et 20 mm d'épaisseur ; la pente de la plaque plastique (ayant 420 mm de longueur) est augmentée jusqu'à ce que toute la matière ait glissé vers le bas dans un récipient ;

   l'angle de pente pour lequel la matière s'écoule vers le bas   est"l'angle   de glissement"qui est une indication de   l'écoulabilité   de la poudre. 



   La fumée de silice humidifiée contenant de la poudre selon la présente invention peut être utilisée d'une manière classique pour améliorer les propriétés des mortiers de ciment et des mélanges de béton et on a observé que, en comparaison des mortiers de ciments et des mélanges de béton contenant de la poudre de fumée de silice habituelle et un superplastifiant, une fluidité améliorée est obtenue avec une poudre contenant de la fumée de silice qui a été humidifiée avec une solution aqueuse de superplastifiant. Des essais d'écoulement sur plaque, selon la norme ASTM C 230 ont été effectués pour évaluer ces effets. 



   L'invention est illustrée par les exemples suivants dans lesquels tous les pourcentages sont en poids et les températures en    C.   



   Exemple 1
Des échantillons de fumée de silice de la société norvégienne ELKEM   (Si02 - 97%,   aire superficielle spécifique selon la méthode   BET a 16 m2/g)   sont mélangés 

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 avec de la cendre volante dans le raport de 4 : 1 et traités avec des quantités variables d'eau par pulvérisation avec un pulvérisateur de laboratoire dans um mélangeur de laboratoire classique du type Hobart. La durée de mélangeage est de 2 minutes pour tous les exemples et les quantités d'eau varient de 0,1%, 1,2, 5,10, 20 jusqu'à 25%, basées sur le poids de poudre contenant la fumée de silice. Le poids spécifique en vrac des poudres obtenues est déterminé par l'essai de poids spécifique en vrac et l'angle de glissement par l'essai de glissement.

   On a observé qu'avec des quantités d'eau supérieure à 2% le poids spécifique en vrac augmente de 0,3 kg/l (pour la poudre non traitée) jusqu'à une valeur de 0,6 kg/l (pour la poudre traitée avec 20% d'eau) et que l'angle de glissement pour la poudre non traitée est d'environ 380, alors que les angles inférieurs à 300 sont suffisants pour les échantillons humidifiés. Lorsque la teneur en eau est supérieure à 25% la poudre est transformée en une bouillie aqueuse de sorte que la mesure n'est plus significative. 



  Des résultats similaires ont été obtenus en utilisant de la fumée de silice d'origine différente (obtenues de sociétés italiennes, françaises ou allemandes). 



   Exemple 2
Des poudres contenant de la fumée de silice sèche non traitée (80% en poids de fumée de silice et 20% en poids de cendre volante) et des poudres traitées à l'eau ont été utilisées pour fabriquer des mélanges de mortier de ciment comprenant du ciment Portland ordinaire, du sable de Torre del Lago (Italie) utilisé dans des essais normalisés italiens pour les mortiers, de l'eau de mélange et un superplastifiant (Rheobuild 1000). Le rapport pondéral ciment/sable est de 1/3, la quantité de superplastifiant est de 3% du poids du ciment. Le rapport pondéral eau/ciment est de 2/5.

   Dans le calcul du rapport eau/ciment, la quantité d'eau comprend à la fois l'eau du bac ajoutée et l'eau en provenance du superplastifiant 

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 (solution à 40%) et/ou de la poudre humidifiée,   c'est-à-dire   que tous les mélanges de mortier sont fabriqués avec la même quantité d'eau totale, indépendamment de la teneur en eau des poudres traitées. 



  Alors que la fluidité des mélanges avec des poudres non traitées est de 110% suivant la norme ASTM 230, les mélanges avec des poudres traitées à l'eau présentent une fluidité de 125% à 150% lorsque la poudre a été traitée avec des quantités d'eau de 5% à 20%. 



   Exemple 3
Les mêmes essais que ceux décrits dans l'exemple 2 ont été effectués avec un mélange de fumée de silice (60% en poids) et de cendre volante (40% en poids). La fluidité du mortier de ciment avec le mélange non traité de fumée de silice et de cendre volante est de 130% suivant la norme ASTM C 230, alors que les mortiers avec le mélange traité de fumée de silice et de cendre volante a une fluidité de 140% à 170% lorsque ce mélange a été traité avec des quantités d'eau de 5,10, 15 et 20%.

Claims

REVENDICATIONS 1. - Procédé pour humidifier des compositions pouzzolaniques contenant de la fumée de silice, caractérisé en ce qu'il comprend la pulvérisation de 2% à 25% en poids d'eau sur la composition pouzzolanique contenant de la fumée de silice, tout en agitant la matière au moyen d'un mélangeur mécanique jusqu'à obtention d'une poudre uniformément humidifiée.
2.-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité d'eau utilisée est de 10% à 20%.
3.-Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la composition pouzzolanique contenant de la fumée de silice est traitée avec une solution aqueuse contenant des additifs de mélange choisis parmi les superplastifiants et/ou les plastifiants.
4.-Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la composition pouzzolanique contenant de la fumée de silice est traitée avec une solution aqueuse d'un superplastifiant.
5.-Composition pouzzolanique uniformément humidifiée contenant une matière pouzzolanique qui comporte de la fumée de silice et de la cendre volante et 2% à 25% en poids d'eau.
6.-Composition pouzzolanique selon la revendication 5, caractérisée en ce que la matière pouzzolanique contient au moins 50% en poids de fumée de silice.
7.-Composition pouzzolanique selon la revendication 6, caractérisée en ce que la matière pouzzolanique contient 60% en poids de fumée de silice et 40% en poids de cendre volante.
8.-Composition pouzzolanique selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle contient de 10 à 20% en poids d'eau. EMI7.1
9.-Composition pouzzolanique selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce <Desc/Clms Page number 8> qu'elle contient un superplastifiant. EMI8.1
10.-Composition pouzzolanique, caractérisée en ce qu'elle comprend en combinaison environ : - 66% à 84% en poids d'une matière pouzzolanique comprenant de la fumée de silice et de la cendre volante ; - 10% à 20% en poids d'eau ; et - 6% à 14% en poids d'un superplastifiant et/ou d'un plastifiant.
11. - procédé pour la fabrication d'un mortier de ciment ou d'un mélange de béton, caractérisé en ce qu'on utilise les compositions pouzzolaniques contenant de la fumée de silice selon l'une quelconque des revendications 5 à 10.
12.-Composition pouzzolanique sensiblement comme décrite dans l'un quelconque des exemples 1 à 3.