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Procédé pour augmenter la surface spécifique et les propriétés plastiques de la chaux hydratée Arrière-plan de l'invention 1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne, de manière générale, un procédé pour augmenter la surface spécifique et les propriétés plastiques de la chaux, plus particulièrement de chaux hydratées. De manière plus spécifique encore, la présente invention concerne un procédé de modification chimique de la réaction d'hydratation de la chaux vive ou anhydre avec un agent de modification chimique, pour conférer une surface spécifique beaucoup plus élevée à la chaux hydratée.
2. Description de la technique antérieure
On produit la chaux hydratée en faisant réagir la chaux vive ou anhydre (oxyde de calcium ou de magnésium) avec l'eau. Cette réaction est exothermique et dégage approximativement 1163 joules/gramme de chaux vive. De même, le volume des particules de la chaux augmente d'une valeur allant jusqu'à 94% dans le cas du CaO et 119% dans le cas de l'oxyde de magnésium. L'explication la plus vraisemblable du mécanisme de ce processus d'hydratation est que l'hydratation s'amorce aux sites ou endroits les plus actifs du cristal de chaux,
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provoquant une augmentation de volume et une contrainte sur le cristal.
Les contraintes qui s'opèrent amènent les particules de chaux à s'ouvrir davantage, ce qui permet à de l'eau de parvenir aux sites actifs supplémentaires et de poursuivre le processus d'hydratation.
Cette activité continue jusqu'à ce toute la chaux active soit hydratée. Lorsque le nombre de sites actifs sur les cristaux de chaux diminue, l'activité d'hydratation se ralentit et le dégagement de chaleur s'arrête.
On sait que les surfaces spécifiques élevées de produits chimiques augmentent l'activité chimique de ces composés. il s'ensuit qu'une surface spécifique élevée constitue un avantage pour de nombreuses applications. par exemple, lorsque l'on doit utiliser la chaux pour ces propriétés de plastification, une plus grande surface spécifique permet l'emploi de quantités réduites de chaux tout en conservant encore le degré d'ouvrabilité voulu.
Tant l'activité relative de la chaux vive que la température de l'eau d'hydratation vont déterminer la surface spécifique de la chaux hydratée obtenue. L'activité chimique de la chaux hydratée dépend du calibre des particules et, plus faible est le calibre des cristaux, plus importante est la surface spécifique de la chaux hydratée. Malgré qu'une température élevée de l'eau soit généralement avantageuse, une limite imposée aux températures accrues est due au fait qu'au cours du processus d'hydratation, l'eau doit demeurer à l'état liquide pour produire les très petites particules hydratées qui engendrent les surfaces spécifiques élevées. L'eau à l'état surchauffé ou à l'état de vapeur (c'est-à-dire la vapeur vive) produit des hydrates à très faible surface spécifique.
De tels hydrates, produits dans des conditions de température non réglée ou maîtrisée, auxquels on se référera dans la suite du présent mémoire par
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l'expression"hydrates à haute température", se sont révélés être plus denses, se déposant plus rapidement sous forme de suspensions d'hydrates, moins plastiques sous la forme de mastic ou d'enduit, à réaction plus lente dans des processus de caustification, inférieurs aux"hydrates à température réglée ou maîtrisée", formés dans des conditions de températures réglées ou maîtrisées.
Cet aspect de l'hydratation de la chaux est discuté, par exemple, dans l'article"Hydration Control For Production of Superior Calcium Hydroxide And Hydration of Magnesium Oxide", Azbe Corporation, février 1949. L'article de Azbe décrit un procédé et un dispositif mécanique pour régler la température de l'eau d'hydratation dans le récipient servant de réacteur. L'appareil mécanique est coûteux et son procédé d'utilisation compliqué et onéreux.
La présente invention a par conséquent pour objet de produire une chaux hydratée, à teneur élevée en calcium ou dolomitique, qui se caractérise par une surface spécifique augmentée par rapport aux chaux hydratées classiques, dans lequel on utilise un agent de modification chimique pour régler la température de l'eau d'hydratation afin de parvenir aux surfaces spécifiques supérieures dans l'hydrate obtenu.
L'invention a encore pour objet une chaux hydratée qui augmente l'aptitude de la chaux à retenir l'eau et à devenir plus plastique.
L'invention a encore pour objet de produire une chaux hydratée que l'on peut utiliser dans des mortiers en plus faibles proportions qu'il n'est de pratique générale, tout en conservant l'ouvrabilité exigée par les codes ou les normes.
Un autre objet de l'invention est d'augmenter la réaction d'hydratation de chaux vives du type magnésium,
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c'est-à-dire dolomitiques.
L'invention a également pour objet un agent modificateur ou de modification pour une chaux vive dolomitique, qui catalyse la réaction d'hydratation du magnésium à moins d'une heure, au départ d'une vitesse de réaction normale de 24 heures.
L'invention a aussi pour objet un procédé de production d'une chaux hydratée dolomitique, convenant à l'emploi dans des mortiers sans avoir à utiliser des procédés d'hydratation sous pression.
L'invention a encore pour objet un procédé de production d'une suspension ou boue de chaux hydratée à surface spécifique très élevée, qui peut être disposée à proximité d'une installation de chaufferie à combustible fossile et fournir un sorbant de gaz acides extrêmement actif pour des laveurs ou épurateurs à pulvérisation.
L'invention a aussi pour objet un procédé de production d'une suspension ou boue de chaux hydratée, chimiquement extrêmement réactive. que l'on peut disposer à proximité d'installations de traitements chimiques, comme des opérations de recaustification et qui fournit des suspensions ou boues de ce genre pour des processus chimiques.
L'invention a encore pour objet une chaux hydratée qui augmente la durée de vie du mortier de mortiers prémélangés, comme ceux que l'on appelle"mortiers à mélanges prêts", dans lesquels on mélange un additif aux mélanges pour mortiers afin de retarder la durée de prise du mortier d'un ou deux jours.
Finalement, la présente invention a également pour objet une chaux hydratée qui réduit la quantité d'additif spécial utilisé dans des mortiers à mélanges prêts.
Résumé de l'invention
Le procédé conforme à la présente invention produit
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une chaux hydratée améliorée, qui se caractérise par le fait de posséder des surfaces spécifiques supérieures à 20 m2/g et de comporter des cristaux sous la forme de minces plaquettes ou paillettes plates, plutôt que des agrégats inégaux et en gros morceaux. L'invention comprend les étapes de combinaison d'eau et de chaux vive au cours d'une opération d'extinction, pour ainsi former une chaux hydratée ou hydrate de chaux, l'étape de combinaison de l'eau et de la chaux vive engendrant une réaction chimique exothermique qui, à son tour, produit une eau d'hydratation chauffée.
L'opération d'extinction se déroule en présence d'un agent de modification ou modificateur chimique, choisi dans le groupe formé par l'éthylèneglycol, le diéthylèneglycol, le triéthylèneglycol, la monoéthanolamine, la diéthanolamine, la tri- éthanolamine et leurs mélanges, cet agent de modification chimique étant présent en une proportion adaptée à suffisamment régler la chaleur de l'eau d'hydratation chauffée pour empêcher la formation de vapeur d'eau, en sorte que l'on obtienne des particules de chaux hydratée possédant un calibre qui fluctue d'environ 0,2 à 0,35 micron et possédant une surface spécifique supérieure à 20 m2/g.
On peut mettre le procédé conforme à la présente invention en oeuvre pour augmenter les propriétés plastiques de la chaux hydratée, plus particulièrement de chaux dolomitiques hydratées. Ensuite, on peut employer la chaux vive hydratée pour former un mortier amélioré convenant à des fins de construction d'immeubles, par la formation d'un mélange de chaux vive dolomitique hydratée avec du ciment portland, du sable et de l'eau.
Des objectifs, caractéristiques et avantages supplémentaires apparaîtront de toute évidence aux spécialistes de la technique, à la lecture de la description détaillée qui suit.
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Brève description des dessins
La figure 1 est une photographie prise au microscope électronique à balayage d'un hydrate à haute température produit par mise en oeuvre du procédé de la technique antérieure et
La figure 2 est une photographie similaire d'un hydrate à température réglée ou maîtrisée selon l'invention.
Description détaillée de l'invention
Comme les spécialistes le savent, la chaux vive, que ce soit de la chaux à haute teneur en calcium, du CaO ou de la chaux vive dolomitique, (CaO+MgO), peut être hydratée par extinction avec de l'eau, la réaction s'accompagnant d'un dégagement de chaleur. La chaux vive hydratée particulière que la présente invention concerne, se fabrique en introduisant un agent modificateur ou de modification chimique spécial dans la chaux vive avant l'hydratation, ou en l'ajoutant à l'eau d'hydratation, afin d'obtenir un hydrate produit dans des conditions à températures réglées, de manière à augmenter la surface spécifique de la chaux hydratée obtenue.
On peut fabriquer des chaux hydratées à surfaces spécifiques élevées et extrêmement actives, en suivant les principes de l'invention. Ainsi, on peut utiliser des chaux vives à haute teneur en calcium ou des chaux vives dolomitiques pour la mise en oeuvre de la présente invention, en fonction de l'application finale à laquelle on destine le produit obtenu. Des chaux vives à haute teneur en calcium comportent plus de 90% d'oxyde de calcium, moins de 5% d'oxyde de magnésium et de faibles proportions de substances ou matières inertes. Les chaux vives dolomitiques comportent, dans l'ensemble, environ 35 à 50% d'oxyde de magnésium, le reste étant constitué d'oxyde de calcium et d'une quantité mineure d'impure-
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tés.
Les produits hydratés à haute teneur en calcium engendrent des valeurs caustiques élevées pour des réactions chimiques en vue de la neutralisation de composés acides. Les plus petits cristaux de magnésium confèrent une meilleure ouvrabilité que les cristaux de calcium, ce qui fait que les chaux vives dolomitiques sont parfaitement adaptées à l'emploi pour la construction d'immeubles, comme des mortiers. Ces chaux vives sont bien connues des spécialistes de la technique et sont disponibles dans le commerce à partir de très nombreuses sources.
L'eau d'extinction que l'on utilise pour la mise en oeuvre du procédé selon la présente invention peut être n'importe quelle eau provenant de sources économiques et normalement utilisées. De préférence, l'eau ne doit pas comporter de concentrations élevées en matières qui réagissent avec la chaux vive utilisée pour former les chaux hydratées selon l'invention.
Les agents de modification chimiques que l'on préfère utiliser aux fins de la présente invention se choisissent dans le groupe formé par les amines et les glycols. On choisit des additifs particulièrement préférés dans le groupe formé par l'éthylèneglycol, le di- éthylèneglycol, le triéthylèneglycol, la monoéthanolamine, la diéthanolamine, la triéthanolamine et les mélanges de ces produits. L'additif le plus avantageux est la triéthanolamine.
Comme on l'a mentionné plus haut, lorsque des chaux vives à base de calcium ou dolomitiques (c'est-à-dire les oxydes) réagissent avec l'eau, on constate un important dégagement de chaleur. Cette chaleur se manifeste de deux manières : 10 la chaleur globale du système ; c'est-à-dire la température générale du récipient qui sert à l'hydratation et 20 la chaleur dégagée au coeur des particules de chaux elle-mêmes, c'est-à-dire la
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température qui prévaut dans les particules de chaux et dans les masses des particules. La chaleur globale du système s'élève rarement au-dessus d'environ 100 C.
Cependant, la chaleur à des sites de cristaux de chaux réactifs peut être beaucoup plus élevée et excède fréquemment 100 C, amenant la température de l'eau d'hydratation aux sites actifs à dépasser 100 C. Lorsque la température de l'eau d'hydratation aux sites actifs dépasse 100 C, l'hydratation se déroule dans une atmosphère de vapeur d'eau. Il se produit alors une croissance des critaux et une agglomération de ceux-ci, ce qui entraîne des calibres de particules plus importants, des suspensions qui décantent ou sédimentent rapidement et une moindre plasticité. Le résultat final est lobtention d'une chaux hydratée à faible surface spécifique et à médiocre plastification.
La présente invention implique la découverte que, lorsque la température d'hydratation peut être amenée à être plus uniforme à travers la totalité du système d'hydratation, en particulier aux sites à cristaux d'oxydes, on parvient à obtenir des cristaux de chaux hydratée de calibre plus réduit et avec des surfaces spécifiques élevées. Comme on l'a décrit plus haut, les essais antérieurs de réglage de la température de l'eau d'hydratation impliquaient généralement le maintien des températures internes dans le récipient de réaction endessous de niveaux critiques avec de très faibles températures de l'eau d'hydratation.
Ces essais rendaient nécessaires l'emploi de dispositifs mécaniques compliqués pour refroidir l'eau dans le récipient de réaction et ces procédés travaillaient généralement de manière moins que satisfaisante et étaient d'une mise en oeuvre onéreuse.
Aux fins de la présente invention, on utilise un agent modificateur chimique ou agent de modification
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chimique particulier au cours de l'opération d'extinction, en une proportion telle qu'elle soit efficace pour régler la température de l'eau d'hydratation dans une plage souhaitée, en sorte que la réaction se déroule à une vitesse davantage réglée ou maîtrisée, en sorte que l'on permetteaux cristaux d'hydroxyde de chaux de se former à vitesse réduite, sans la rupture d'énergies d'hydratation constatée lors de l'hydratation à la vapeur d'eau à haute température. Le mécanisme de l'inven- tion pour régler la température d'hydratation implique par conséquent le retardement chimique du processus d'hydratation par le blocage des sites d'oxydes extrêmement actifs qui réagissent avec l'eau et dégagent de la chaleur.
Le mécanisme est un mécanisme chimique, par , opposition aux dispositifs de refroidissement mécanique de la technique antérieure, qui tentaient d'alimenter le récipient servant de réacteur en eau d'hydratation à basse température.
Le procédé de l'invention s'effectue en mettant l'agent modificateur chimique en contact avec la chaux vive au cours de l'opération d'extinction normale, de manière typique dans un récipient de réaction non soumis à pression. L'ordre d'addition des ingrédients n'est pas critique. Par exemple, il est possible d'ajouter l'agent modificateur chimique à l'eau et d'utiliser ensuite cette eau pour éteindre la chaux vive ou d'éteindre la chaux vive qui a au préalable été revêtue de l'agent modificateur chimique. Il est nécessaire d'utiliser des proportions appropriées de l'agent de modification chi- mique et de la chaux vive pour parvenir à obtenir l'hy- drate à température réglée que l'on souhaite.
Dans le cas de la"chaux à mastic ou enduit"selon l'invention, il est également nécessaire de maintenir un rapport eau d'extinction à chaux tel que la chaux hydratée qui en résulte se trouve à l'état de"mastic". Par exemple, le
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pourcentage des solides du mastic doit être maintenu entre environ 40% et 55%, plus avantageusement entre environ 48% et 52%.
On a procédé à une étude pour déterminer la vitesse réactionnelle de la chaux vive et de l'eau avec et sans utilisation d'un agent de modification chimique conforme à la présente invention. On a procédé à un test de vitesse d'extinction selon la norme ASTM avec de la chaux vive et de l'eau selon la norme ASTM C-110, qui est bien connue des spécialistes de la technique. On a traité la chaux vive par approximativement 4,0% en poids de triéthanolamine, sur base du poids total de la chaux vive. Il faut noter que bien que ce soit la température interne aux sites à cristaux actifs qui doit finalement être réglée ou maîtrisée, l'élévation de la température de l'eau d'extinction dans le récipient servant de réacteur peut être en corrélation avec la condition de température réglée ou maîtrisée souhaitée.
Nous avons découvert que lorsque l'élévation de la température dans l'eau d'hydratation chauffée dans le récipient servant de réacteur était maintenue en-dessous d'environ 82 C pendant un laps de temps de 4 minutes, on obtenait un hydrate à température réglée ou maîtrisée.
Les résultats que le tableau I présente indiquent que la chaux vive traitée par l'agent de modification chimique possédait une vitesse réactionnelle plus lente que celle de la chaux vive non traitée et que la réaction se poursuivait pendant une plus longue période et atteignait une température supérieure. Ces résultats confirment le mécanisme de la réaction, tel qu'on l'a précédemment mentionné, en ce sens que l'agent modificateur chimique se fixait aux sites actifs de la chaux vive et empêchait l'eau de réagir. Cependant, lorsque les sites à réaction plus lente commencent à réagir avec l'eau, des fendillements d'expansion sous contrainte
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ouvrent les cristaux de chaux vive et permettent à la réaction de se poursuivre.
Dans le cas de la chaux vive dolomitique, on a étonnamment constaté que l'agent modificateur chimique catalysait la réaction de l'eau et de l'oxyde de magnésium, prolongeant la réaction jusqu'à l'oxyde de magnésium fût totalement hydraté. Sans recourir à l'utilisation de l'agent de modification chimique, la réaction de l'oxyde de magnésium est retardée parce que l'hydratation de MgO en Mg (OH) 2 est une fonction du temps et de la température et que les sites moins actifs ne sont pas soumis à des températures uniformément élevées pendant des périodes équivalentes.
Tableau I
EMI11.1
<tb>
<tb> Elevation <SEP> de <SEP> la <SEP> température <SEP> au <SEP> cours <SEP> du <SEP> test <SEP> de <SEP> vitesse
<tb> d'extinction <SEP> ASTM <SEP> C-110
<tb> Durée, <SEP> Elevation, <SEP> (0 <SEP> C) <SEP> Elevation, <SEP> (0 <SEP> C)
<tb> min <SEP> sans <SEP> modificateur <SEP> avec <SEP> modificateur
<tb> 1 <SEP> 78 <SEP> 54
<tb> 2 <SEP> 81 <SEP> 59
<tb> 3 <SEP> 82 <SEP> 68
<tb> 4 <SEP> 82 <SEP> 80
<tb> 5 <SEP> 82 <SEP> 82
<tb> 10 <SEP> 80 <SEP> 84
<tb> 15--87
<tb> 20--90
<tb> 25--92
<tb> 30--94
<tb>
Selon un autre test, on a mesuré la surface spécifique des hydrates obtenus, la chaux vive étant traitée par différentes proportions d'agent de modification chimique. Les pourcentages de l'agent modificateur sont pondéraux, sur base du poids total de la chaux vive
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soumise au traitement.
Les résultats apparaissent dans le tableau II.
Tableau II Mesures de la surface spécifique BET d'hydrates à haute teneur en calcium
EMI12.1
<tb>
<tb> % <SEP> de <SEP> modificateur <SEP> chimique <SEP> Surface <SEP> spécifique <SEP> (m2/g)
<tb> 0,0 <SEP> 30,0
<tb> 1,0 <SEP> 45,0
<tb> 2,0 <SEP> 54,8
<tb> 4,0 <SEP> 56,7
<tb>
En utilisant la technique à agent modificateur chimique particulier de la présente invention, les surfaces spécifiques sont approximativement doublées, ce qui est très important pour parvenir à des vitesses de réaction chimique plus rapides et plus efficaces.
Les figures 1 et 2 représentent des photographies prises au microscope électronique à balayage, qui montrent les différents calibres et formes de particules de chaux hydratée obtenues en mettant en oeuvre les techniques antérieures et en utilisant le procédé à agent de modification chimique conforme à la présente invention.
Les cristaux de chaux hydratée fabriqués selon la technique antérieure (figure 1) se sont agglomérés en particules d'un diamètre d'environ 0,3 à 0,5 micron. Ils sont également grumeleux et de forme inégale et ne se dissocient pas en particules individuelles. Leurs aptitudes de plastification sont inférieures étant donné qu'ils ne glissent pas et ne se déplacent pas les uns par rapport aux autres, et qu'ils ne retiennent pas d'importantes quantités d'eau de lubrification.
Au contraire, les particules de la chaux hydratée fabriquée par mis en oeuvre du procédé conforme à la présente invention (figure 2) comportent des cristaux
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qui sont légèrement plus petits que ceux de la technique antérieure (0,2 à 0,35 micron) et possèdent des formes cristallines nettement différentes. Ce sont des plaquettes minces et plates peuvent se déplacer et glisser de manière très efficace, ce qui se traduit par des caractéristiques de plastification améliorées.
On peut utiliser la chaux hydratée modifiée conformément à la présente invention pour procéder à des réactions chimiques, ou pour la diluer avec de l'eau supplémentaire afin d'en produire une boue ou suspension mince ou diluée, selon qu'on le souhaite, afin de'permettre de meilleurs dosage et maniement. On peut emmagasiner une suspension dans des réservoirs de stockage pendant de longues périodes sous très faible agitation, en raison du fait de la surface spécifique élevée et de la faible vitesse de décantation ou sédimentation.
En vue de démontrer les propriétés améliorées des chaux hydratées conformes à la présente invention, on décrira ci-dessous en détail une utilisation finale spécifique-c'est-à-dire la confection d'un mortier de construction. On utilise la chaux dans des mortiers (les mortiers que la présente invention concerne sont constitués par n'importe quelle combinaison de ciment portland, d'agents de plastification, de sable et d'eau) en raison de son aptitude plastifiante, pour assurer l'ouvrabilité, ou la possibilité de façonner ou de former ou mouler plus aisément et plus efficacement le mortier en n'importe quelle forme voulue. Pour la maçonnerie, le mortier doit demeurer souple sur la palette à mortier pendant de longues périodes (60 minutes et plus) et demeurer étalable sur des unités de maçonnerie sans se rigidifier pendant plusieurs minutes.
Cette condition va permettre au maçon d'étaler le mortier en longueurs de 3 à 4,6 mètres, cependant que le mortier demeure plastique de manière à permettre une liaison ou union appropriée.
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Dans le cas de mortiers utilisés pour le plâtrage ou plafonnage, le mortier doit demeurer plastique et ouvrable cependant qu'on le pompe sur de longues distances (91,5 à 183 mètres) dans des tubes ou tuyaux de faible diamètre (5 à 10 cm) sans provoquer de ségrégation de sable, de rigidification et sans autrement amener le mortier à empêcher son écoulement.
En général, les plastifiants sont des matériaux comme la chaux hydratée, des mélanges d'argiles, des composés organiques, comme des produits cellulosiques, ou des bulles d'air engendrées au départ d'un savon ou d'autres types de produits chimiques qui sont spécifiquement fabriqués pour créer des bulles d'air lorsque l'on mélange le mortier à de l'eau.
On mélange les mortiers dans des dispositifs de malaxage rotatifs, dans lesquels on mélange eau, ciment portland et sable jusqu'à la consistance voulue, selon les préférences des maçons préposés à son application.
Un agent plastifiant que l'on utilise également est, de préférence, la chaux dolomitique hydratée. Les proportions des ingrédients que l'on utilise dans les mortiers sont plus généralement celles déterminées par des codes ou des spécifications. Par exemple, la norme ASTM C-270 classe les mortiers en types, à savoir M, S, N ou O.
Chaque type de mortier est spécifié de manière à satisfaire une étroite plage spécifique de proportions ou en fonction de la résistance à la compression. Ces types sont indiqués dans le tableau qui suit.
Mélanges typiques pour mortiers selon ASTM C-270
Proportions en volumes
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<tb>
<tb> Type <SEP> de <SEP> mortier <SEP> Ciment <SEP> p. <SEP> Chaux <SEP> Sable <SEP> % <SEP> de <SEP> chaux
<tb> M <SEP> 1 <SEP> 1/4 <SEP> 3 <SEP> 1/2 <SEP> 3,2
<tb> S <SEP> 2 <SEP> 1 <SEP> 9 <SEP> 5,2
<tb> N <SEP> 1 <SEP> 1 <SEP> 6 <SEP> 8,0
<tb> 0 <SEP> 1 <SEP> 2 <SEP> 9 <SEP> 10,9
<tb>
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Types de mortiers selon les propriétés
EMI15.1
<tb>
<tb> Type <SEP> de <SEP> mortier <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> compression <SEP> à
<tb> l'état <SEP> non <SEP> confiné, <SEP> bars
<tb> M <SEP> 172,4
<tb> S <SEP> 124,1
<tb> N <SEP> 51,7
<tb> 0 <SEP> 24,1
<tb>
Il faut faire remarquer qu'au fur et à mesure de l'élévation du pourcentage de chaux dans un mortier, on constate une augmentation de l'ouvrabilité mais'que, cependant,
la résistance à la compression diminue simultanément. Par conséquent, plus élevé est le pouvoir de plastification de la chaux hydratée, moins on peut l'utiliser. L'utilisation d'une plus faible proportion de chaux dans un mortier augmente la résistance à la compression de celui-ci.
La durée de vie du mortier sur palette est déterminante pour le maçon. Il est important que le mortier demeure ouvrable pendant une période suffisant au maçon pour appliquer le mortier sur les unités de maçonnerie et les poser avant que le mortier ne se rigidifie en raison de la perte d'eau due à l'évaporation ou de tout autre et quelconque prise prématurée du ciment portland.
Tout agrégat ou ingrédient introduit dans un mortier qui provoquerait une prise prématurée, que ce soit un additif ou en raison d'une impureté dans les agrégats du mortier, serait extrêmment nuisible.
On mesure l'ouvrabilité d'un mortier par la proportion d'eau que le mortier conserve après l'avoir soumis à une succion sous vide. Un tel procédé d'essai est décrit dans la norme ASTM C-91, que l'on appelle la méthode d'essai de la rétention d'eau. La norme ASTM C- 270 relative au mortier impose que les mortiers possèdent une rétention d'eau d'au moins 75%. Un excellent
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agent plastificateur à base de chaux peut donner une valeur de rétention d'eau au mortier de l'ordre de 90%.
Un médiocre agent de palstification, qui confère une valeur de rétention d'eau inférieure à 75% au mortier, ne permet que de fabriquer un mortier difficile à ouvrer et provoque une perte des forces ou résistance de la liaison ou de l'union.
Si on l'utilise dans des mortiers, le"mastic"peut être directement introduit dans le malaxeur à mortier et mélangé au ciment portland, au sable et à l'eau. Le mélange peut se réaliser selon la pratique établie en suivant les lignes de conduite précédemment indiquées dans la norme ASTM C-270 relative aux mortiers et la norme ASTM C-91 relative aux mortiers, que l'on incorpore au présent mémoire à titre de référence. Comme on va le démontrer, la chaux hydratée sous forme de"mastic"spécialement traitée peut s'utiliser dans un mélange pour mortier à raison d'environ 13,6 kg de mastic (50% de solides) pour remplacer 113,25 kg de chaux hydratée sèche, non traitée.
Pour la mise en contact de la chaux, de l'agent modificateur chimique et de l'eau d'extinction, conformément aux enseignements de la présente invention, le rapport de l'eau d'extinction à la chaux vive fluctue, de préférence, entre environ 2,0 : 1 et 3,0 : 1 et, plus avantageusment, entre environ 2,4 : 1 et 2,7 : 1, en sorte que l'on obtient une chaux sous forme de"mastic"qui possède un pourcentage de solides d'environ 50%. Le rapport pondéral de l'agent de modification chimique à la chaux vive, qui convient aux fins de mise en oeuvre de la présente invention, varie entre environ 0,003 : 1 et 0,040 : 1, plus avantageusement entre environ 0,004 : 1 et 0,010 : 1. A ces rapports, la chaux hydratée se présente à l'état de"mastic"comprenant environ 50% de solides.
La chaux hydratée à température réglée ou maîtrisée
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conformément à la présente invention peut alors être mélangée au ciment portland, au sable et à l'eau pour réaliser les compositions de mortier suivant l'invention. Le mélange peut se réaliser selon la pratique établie en suivant les lignes de conduite précédemment indiquées dans la norme ASTM C-270 relative aux mortiers et la norme ASTM C-91 relative aux mortiers, que l'on incorpore au présent mémoire à titre de référence. Comme
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on va le démontrer, la chaux hydratée sous'forme de "mastic" spécialement traitée peut s'utiliser dans un mélange pour mortier à raison d'environ 13,6 kg de mastic (50% de solides) pour remplacer 113,25 kg de chaux hydratée sèche, non traitée.
Les exemples qui suivent sont destinés à illustrer la présente invention sans pour autant en limiter la portée d'une manière quelconque. Un exemple de l'efficacité de la chaux hydratée fabriquée par mise en oeuvre des techniques conformes à la présente invention est le suivant.
En utilisant le procédé d'essai de la rétention d'eau décrit dans ASTM C-91, on a fabriqué des mortiers en utilisant du ciment portland, de la chaux, du sable et de l'eau. On a utilisé des proportions décroissantes de chaux traitée et on a déterminé les valeurs de la rétention d'eau. Le tableau III indique la proportion de chaux dans les mélanges pour mortiers dans lesquels on a maintenu les proportions de ciment portland et de sable aux niveaux exprimés en pourcentage, seule la teneur en chaux étant modifiée.
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Tableau III
Ouvrabilité de mortiers plastiques
Procédé de rétention d'eau
EMI18.1
<tb>
<tb> Essai <SEP> Chaux <SEP> sèche <SEP> Rétention <SEP> Mastic** <SEP> Rétention
<tb> n <SEP> kg* <SEP> d'eau <SEP> % <SEP> kg*** <SEP> d'eau <SEP> %
<tb> A. <SEP> 22,65 <SEP> 86 <SEP> 6,79 <SEP> 90
<tb> B. <SEP> 16,19 <SEP> 81 <SEP> 5,10 <SEP> 88
<tb> C. <SEP> 11,32 <SEP> 70 <SEP> 3,40 <SEP> 85
<tb> D. <SEP> 5,66 <SEP> 59 <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP> 76
<tb>
* Chaux hydratée sèche du commerce ** Dénote une chaux vive hydratée et traitée conformé- ment à la présente invention *** Sur base du poids des solides secs dans le mastic
Il faut noter que dans l'essai A avec seulement 6,79 kg de chaux sèche dans le mastic, la rétention d'eau était supérieure à 22,65 kg de chaux hydratée sèche.
Il faut également noter que dans l'essai D avec seulement 1,70 kg de chaux dans le mastic, la rétention d'eau était supérieure à l'exigence de la norme ASTM C- 270 pour un mortier acceptable et que la chaux sèche du commerce ne satisfit pas à cette exigence à raison de 11,32 kg.
En mesurant les viscosités relatives des chaux dolomitiques hydratées produites par mise en oeuvre du procédé selon la présente invention, on a montré par un procédé d'essai de la mesure de la viscosité de solutions produites avec le même rapport eau à chaux, les autres conditions étant maintenues constantes, l'hydrate sans additif possédait une viscosité d'environ 300.000 centipoises. Un hydrate fabriqué conformément à la présente invention possédait une viscosité de 1.500. 000 centipoises, soit une augmentation quintuple.
En raison de leur surface spécifique accrue, les
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chaux hydratées conformes à la présente invention peuvent également s'utiliser pour la mise en oeuvre d'autres processus industriels, comme le lavage ou l'épuration de gaz acides afin d'en éliminer les composants acides avant l'évacuation des gaz perdus dans l'atmosphère. Dans le passé, on utilisait généralement des particules de chaux en suspension, étant donné que les particules humides possédaient des surfaces spécifiques supérieures à 50 m2/g.
Les particules de chaux hydratée sèche de la technique antérieure possédaient des surfaces spécifiques généralement inférieures à 20 m2/g. En utilisant le procédé conforme à la présente invention, on peut obtenir des particules de chaux hydratée sèche possédant des surfaces spécifiques qui sont supérieures à 50 m2/g. D'autres utilisations finales des chaux hydratées améliorées conformément à la présente invention apparaîtront de toute évidence aux spécialistes de la technique.
La présente invention offre de nombreux avantages.
Elle augmente la surface spécifique d'une chaux hydratée, tant à haute teneur en calcium que dolomitique, en sorte que l'activité chimique s'accroît. Les chaux hydratées ainsi produites possèdent une meilleure aptitude à retenir l'eau et deviennent plus plastiques et, dans le cas de la chaux dolomitique, la viscosité est multipliée par 500. Les chaux hydratées fabriquées conformément à la présente invention possèdent des surfaces spécifiques extrêmement élevées, en sorte que les suspensions n'ont que peu tendance à décanter ou sédimenter pendant de longues périodes.
Les chaux hydratées ainsi produites peuvent être fabriquées à proximité d'installations de chauffage brûlant des combustibles fossiles, ou d'endroits de fabrication de soude caustique au départ de soude à l'ammoniaque du commerce et engendrent une suspension extrêmement réactive que l'on peut en-
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voyer par pompage aux sites de production. Les additifs spéciaux conformes à la présente invention élèvent la vitesse de la réaction d'hydratation du magnésium au point que cette réaction d'hydratation du magnésium se déroule en l'espace d'environ une heure alors que la vitesse de réaction normale était de 24 heures. Il n'est pas nécessaire de recourir à des procédés d'hydratation sous pression pour fabriquer les chaux vives hydratées selon la présente invention.
La mise en oeuvre de la présente invention n'exige pas le recours à des techniques particulières de pompage de la chaux vive dans des récipients maintenus sous pression. Les chaux hydratées selon la présente invention ne posent pas de problèmes de formation de"piqures"dans le plâtre fini, lorsqu'on les fabrique par mise en oeuvre du procédé de l'invention. Le procédé selon l'invention peut aussi s'utiliser pour accroître la durée de vie du mortier obtenu à partir de mortiers prémélangés, que l'on appelle"mortiers à mélanges prêts". L'utilisation de la chaux hydratée, traitée conformément à la présente invention, allongera la durée de prise de ces"mortiers à mélanges prêts"d'un ou plusieurs jours supplémentaires.
Bien que l'on n'ait décrit l'invention que par l'une de ses formes de réalisation seulement, il est bien évident que celle-ci n'y est pas du tout limitée et qu'elle peut subir de nombreuses modifications et variantes sans pour autant que l'on s'écarte de sa portée.