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Procédé pour améliorer les propriétés mécaniques, en particulier la résistance à la compression, du ciment, du mortier et du béton.
La présente invention a pour objet un procédé pour améliorer les propriétés mécaniques du ciment, du mortier et du béton et, en particulier, pour diminuer le rapport eau : ciment qui est en relation avec l'augmentation de la résistance à la compression.
On a proposé déjà à cet effet diverses substances d'addition, par exemple des produits de dissociation des matières albuminoldes tels que la protalbine, l'acide lysalbinique, la colle d'os, les lessives résiduaires de la fabrication de la cellulose, des sulfa- tes de lignine ou des dérivés de la lignine et du phénol, des substances huminiques, l'urée et ses dérivés, les sels alcalins des divers acides sulfonés, les eaux résiduaires de natures diver- ses, etc., Après une série d'essais, on a constaté qu'on obtient un
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excellent effet en ajoutant, à l'eau de gâchage du ciment, du mortier et du béton, de 0,1 à 2% d'un mélange de lessive résidu- aire de la cellulose au sulfite et d'une aldéhyde soluble dans l'eau,
en particulier de furfurol et (ou) de benzaldéhyde et (ou) d'acétaldéhyde et (ou) de formaldéhyde. Selon l'invention, on peut, dans tous les cas, effectuer également cette addition en mélange avec de faibles quantités d'autres substances connues pour améliorer les propriétés du ciment, du mortier ou du béton. La lessive résiduaire de la cellulose au sulfite peut aussi être em- ployée à l'état de matière sèche.
Il convient de produire une substance d'addition, toute pré- parée, appropriée pour constituer un produit commercial et formée d'un mélange de lessive résiduaire de la cellulose sulfite et d'u- ne aldéhyde soluble dans l'eau, en particulier de furfurol et (ou) de benzaldéhyde et (ou) d'acétaldéhyde et (ou) de formaldéhyde dans une proportion pouvant s'élever jusqu'à 10% de la quantité de lessive résiduaire de la cellulose au sulfite,
On sait que, suivant la loi d'Abram relative à la résistance en fonction du rapport eau : ciment, la résistance du ciment, du mortier et du béton, augmente pour autant qu'on ne descende pas au-dessous de l'humidité normale de la terre, à mesure que le rapport eau :
ciment diminue et que, dans la plupart des bétons aux ciments ordinaires ou de ceux aux ciments de qualité supé- rieure conformes aux normes, à un abaissement déterminé de ce rap- port correspond une augmentation assez constante du taux de la résistance.
Des essais ont montré que, par la substance d'addition selon l'invention, la résistance à la compression du ciment, du mortier et du béton augmente dans des proportions beaucoup plus considé- rables que ce qui correspond à l'abaissement du rapport eau : ciment.
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Les constatations reposent sur les essais suivants, On a fait des essais de résistance à la compression de dés en béton de même composition, mais l'un avec et l'autre sans la substance d'ad- dition objet de l'invention,
1.- Rapport du mélange = 1 : 6; liant = ciment de haut-fourneau; tamis = E; liquide de gâchage = 9,7% d'eau (sans substance d'addition); rapport eau : ciment = 0,68; dimension = 50 cm ; résistance à la compression après 28 jours = 169 kg par cm2.
2.- Rapport du mélange = 1 : 6; liant = ciment de haut-fourneau; tamis = E; liquide de gâchage = 7,.75% d'eau contenant 1% (cal- culé sur l'eau) de la substance d'addition selon l'invention; rapport eau : ciment = 0,54; dimension = 50 cm; résistance à la compression après 28 jours = 297 kg par cm2.
La substance d'addition selon l'invention ajoutée à l'eau de gâchage a eu pour conséquence l'abaissement du rapport eau : ciment de 0.68 à 0,54, Par cet abaissement, la résistance à la compression des bétons examinés n'aurait dû augmenter que de 45% environ, mais tressai pratique montre que, par l'addition selon l'invention, on a obtenu, non pas une augmentation de 45% de la résistance à la compression, mais une augmentation de 128 kg par cm2 c'est-à-di- re de 75% de cette résistance.
Ces essais montrent donc que, par suite de l'addition selon l'invention,, l'augmentation de la résistance à la compression est beaucoup plus élevée que ce qui correspond à la diminution du rapport eau : ciment obtenue par cette addition. La réalisation d'une telle augmentation de la résistance à la compression n'était pas à prévoir et, d'après ce qu'on sait, il ne semble pas qu'on ait produit une telle augmentation en ajoutant d'autres substances d'addition employées jusqu'à présent.
Au regard de ces substan- ces d'addition connues, les essais démontrent que la substance d'addition objet de l'invention non seulement diminue le rapport
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eau : ciment, mais qu'en outre, elle réagit chimiquement dans un sens favorable avec le ciment, ce qu'on doit déduire de l'aug- mentation de la résistance à la compression.
Les essais d'imperméabilité faits sur les éprouvettes qui ont les constantes précitées ont indiqué que le béton sans substance d'addition laissait déjà passer l'eau sous une pression de 5 at- mosphères, tandis que celui préparé avec la substance d'addition était complètement imperméable à l'eau sous une pression de 10 atmosphères.
On a constaté d'autre part que, dans le cas du mélange pré- cité avec la substance d'addition, il se produisait pour les ci- ments Portland, par suite de leur composition différente, des variations en ce qui concerne les propriétés recherches et que, particulièrement, on n'obtenait pas d'effet aussi favorable en ce qui concerne l'augmentation de la résistance à la compression.
Mais on a pu parer à cet inconvénient en ajoutant du chlore au mélange d'addition précité. Cette mesure est avantageuse pour produire une substance d'addition constituant un produit commer- cial tout préparé. Conformément à l'invention, on ajoute encore dans ce but, à la, substance d'addition, formée d'un mélange de lessive résiduaire de la cellulose au sulfite et d'une aldéhyde, du chlore en quantité qui peut aller jusque 30% en poids de la lessive résiduaire au sulfite employée.
Les constatations au sujet de l'effet de l'addition de chlore sont fondées sur les essais suivants dans lesquels on a organisé une série d'essais avec du ciment de haut-fourneau et unesérie d'essais avec du ciment Portland, Pour les deux espèces de ci- ment, on a examiné des dés de ciment ayant un rapport de 1 : 7, l'un, avec la substance d'addition objet de l'invention et l'au- tre, sans cette substance, et on a comparé leur résistance à la compression.
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Première série d'essais. Ciment de haut-fourneau, tamis E/D' dimension = 50 cm. a) sans substance d'addition. Liquide de gâchage = 8% d'eau; rapport eau : ciment = 0,64; résistance à la compression après 28jours = 168 kg par cm2. b) avec substance d'addition. Liquide de gâchage = 6.9% d'eau contenant ifo (calculé sur l'eau) de substance d'addition selon la présente invention: rapport eauciment = 0,55; résis- tance à la compression après 28 jours = 295 kg par cm2.
Deuxième série dressais, Ciment Portland, tamis E/D; dimension = 50 cm. a) sans substance d'addition, Liquide de gâchage = 8.5% d'eau; rapport eau : ciment = 0,68; résistance à la compression après 28 jours = 320 kg par cm2. b) avec substance d'addition. Liquide de gâchage = 7% d'eau contenant 1% (calculé sur l'eau) de substance d'addition selon la présente invention; rapport eau :ciment = 0,56; résis- tance à la compression après 28 jours = 423 kg par cm2.
Les chiffres de ces essais montrent que, pour le ciment de haut-fourneau, on a atteint un relèvement de 168 à 295 kg par em2 c'est-à-dire de 75% environ de la résistance à la compression et pour le ciment Portland un relèvement de 320 à 423 kg par cm2, c'est-à-dire de 32% environ de la résistance à la compression.
On voit donc que par l'addition de la substance suivant l'inven- tion on obtient, pour le ciment Portland également, une augmenta- tion de la résistance à la compression. Les essais ont démontré en outre que l'addition du chlore gazeux n'a pas d'influence sur le pourcentage d'augmentation de la résistance à la compression dans le cas du ciment de haut-f ourneau.
Il s'ensuit qu'on peut sans crainte employer la nouvelle
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substance d'addition pour différentes espèces de ciment.
Par suite du pouvoir de la substance d'addition d'améliorer considérablement les propriétés et en particulier la résistance du ciment à la compression, de grands avantages économiques sont offerts à la technique de la construction parce que, d'abord, on peut réduire la,teneur en ciment et qu'ensuite, la granulation du matéria,u ajouté peut être moins bonne que d'habitude, sans que cela nuise à la résistance à la compression et à l'imperméabilité de la construction.
Résumé.
1, Procédé pour améliorer les propriétés mécaniques, en particulier la résistance à la compression, du ciment, du mortier et du béton, caractérisé en ce qu'on ajoute à l'eau de gâchage un mélange de lessive résiduaire de la cellulose au sulfite et d'une aldéhyde, en particulier de furfurol et (ou) de benzaldéhyde et (ou) d'acétaldéhyde et (ou) de formaldéhyde.
2. Mode d'exécution du procédé selon 1, en particulier pour le ciment Portland, caractérisé en ce qu'on introduit du chlore gazeux dans le mélange de lessive résiduaire de la cellulose au sulfite et d'aldéhyde.
3. Procédé selon 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ajoute en- core au mélange de lessive résiduaire de la cellulose au sulfite et d'aldéhyde de faibles quantités d'autres substances connues pour améliorer les propriétés, en particulier la résistance à la compression, du ciment, du mortier ou du béton.
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Process for improving the mechanical properties, in particular the compressive strength, of cement, mortar and concrete.
The present invention relates to a process for improving the mechanical properties of cement, mortar and concrete and, in particular, for reducing the water: cement ratio which is related to the increase in compressive strength.
Various additive substances have already been proposed for this purpose, for example products of dissociation of albuminous materials such as protalbine, lysalbinic acid, bone glue, waste liquors from the manufacture of cellulose, sulfates. - your lignin or lignin and phenol derivatives, huminic substances, urea and its derivatives, alkali salts of various sulphonated acids, waste water of various kinds, etc., After a series of tests, we have found that we obtain a
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excellent effect by adding to the mixing water of cement, mortar and concrete from 0.1 to 2% of a mixture of residual lye of cellulose with sulphite and an aldehyde soluble in the water,
in particular of furfurol and (or) of benzaldehyde and (or) of acetaldehyde and (or) of formaldehyde. According to the invention, it is also possible, in all cases, to carry out this addition as a mixture with small amounts of other substances known to improve the properties of cement, mortar or concrete. The sulphite cellulose waste liquor can also be used in the dry matter state.
An additive substance, any prepared, suitable for constituting a commercial product and consisting of a mixture of the waste liquor of sulphite cellulose and a water-soluble aldehyde, in particular of furfurol and (or) benzaldehyde and (or) acetaldehyde and (or) formaldehyde in a proportion which can reach up to 10% of the quantity of residual sulphite cellulose detergent,
We know that, according to Abram's law relating to the resistance as a function of the water: cement ratio, the resistance of cement, mortar and concrete increases as long as it does not fall below normal humidity. of the earth, as the water ratio:
cement decreases and that, in most concretes with ordinary cements or those with higher quality cements conforming to standards, to a determined reduction in this ratio corresponds a fairly constant increase in the rate of resistance.
Tests have shown that, by the addition substance according to the invention, the compressive strength of cement, mortar and concrete increases in much more considerable proportions than what corresponds to the lowering of the water ratio. : cement.
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The findings are based on the following tests, Compressive strength tests were carried out on concrete thimbles of the same composition, but one with and the other without the additional substance which is the subject of the invention,
1.- Mixture ratio = 1: 6; binder = blast furnace cement; sieve = E; mixing liquid = 9.7% water (without additive); water: cement ratio = 0.68; dimension = 50 cm; compressive strength after 28 days = 169 kg per cm2.
2.- Mixture ratio = 1: 6; binder = blast furnace cement; sieve = E; mixing liquid = 7.75% water containing 1% (calculated on water) of the additive according to the invention; water: cement ratio = 0.54; dimension = 50 cm; compressive strength after 28 days = 297 kg per cm2.
The addition substance according to the invention added to the mixing water resulted in the lowering of the water: cement ratio from 0.68 to 0.54. By this lowering, the compressive strength of the concretes examined would not have had to increase by only about 45%, but practical evidence shows that, by the addition according to the invention, we obtained, not a 45% increase in compressive strength, but an increase of 128 kg per cm2 c that is, 75% of this resistance.
These tests therefore show that, following the addition according to the invention, the increase in compressive strength is much greater than what corresponds to the reduction in the water: cement ratio obtained by this addition. Achievement of such an increase in compressive strength was not to be expected and, from what is known, it does not appear that such an increase was produced by adding other substances of addition employed so far.
With regard to these known addition substances, the tests demonstrate that the addition substance which is the subject of the invention not only reduces the ratio
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water: cement, but that in addition, it reacts chemically in a favorable direction with the cement, which must be deduced from the increase in compressive strength.
The impermeability tests made on the test pieces which have the aforementioned constants indicated that the concrete without additive substance already allowed water to pass under a pressure of 5 atmospheres, while that prepared with the additive substance was completely waterproof under a pressure of 10 atmospheres.
On the other hand, it has been found that, in the case of the above-mentioned mixture with the additive substance, there occurred for the Portland cements, owing to their different composition, variations in the properties sought. and that, in particular, such a favorable effect with respect to increasing the compressive strength was not obtained.
However, this drawback could be overcome by adding chlorine to the aforementioned addition mixture. This measure is advantageous for producing an additive which constitutes a ready-made commercial product. In accordance with the invention, for this purpose, chlorine in an amount which can range up to 30% is also added to the additive substance, formed from a mixture of waste liquor of sulphite cellulose and an aldehyde. by weight of the sulphite waste liquor employed.
The findings about the effect of adding chlorine are based on the following tests in which a series of tests with blast furnace cement and a series of tests with Portland cement were conducted. species of cement, we examined cement cubes having a ratio of 1: 7, one with the additive substance object of the invention and the other without this substance, and we have compared their compressive strength.
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First series of tests. Blast furnace cement, sieve E / D 'dimension = 50 cm. a) without additive. Mixing liquid = 8% water; water: cement ratio = 0.64; compressive strength after 28 days = 168 kg per cm2. b) with additive. Mixing liquid = 6.9% water containing ifo (calculated on water) of additive according to the present invention: water-cement ratio = 0.55; compressive strength after 28 days = 295 kg per cm2.
Second series dressais, Portland cement, E / D sieve; dimension = 50 cm. a) without additive, Mixing liquid = 8.5% water; water: cement ratio = 0.68; compressive strength after 28 days = 320 kg per cm2. b) with additive. Mixing liquid = 7% water containing 1% (calculated on water) of additive according to the present invention; water: cement ratio = 0.56; compressive strength after 28 days = 423 kg per cm2.
The figures of these tests show that, for the blast furnace cement, an increase of 168 to 295 kg per em2 has been achieved, i.e. approximately 75% of the compressive strength and for Portland cement. an increase of 320 to 423 kg per cm2, that is to say about 32% of the compressive strength.
It can therefore be seen that by adding the substance according to the invention an increase in compressive strength is obtained, also for Portland cement. The tests further demonstrated that the addition of chlorine gas has no influence on the percentage increase in compressive strength in the case of blast furnace cement.
It follows that one can safely use the news
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addition substance for different types of cement.
Owing to the power of the additive substance to considerably improve the properties and in particular the compressive strength of cement, great economic advantages are offered to the construction technique because, first of all, the , cement content and then the granulation of the added material may be less good than usual, without this affecting the compressive strength and the waterproofing of the construction.
Summary.
1, Process for improving the mechanical properties, in particular the compressive strength, of cement, mortar and concrete, characterized in that the mixing water is added to a mixture of waste liquor from cellulose to sulphite and of an aldehyde, in particular of furfurol and (or) of benzaldehyde and (or) of acetaldehyde and (or) of formaldehyde.
2. Mode of execution of the process according to 1, in particular for Portland cement, characterized in that gaseous chlorine is introduced into the mixture of waste liquor of the sulphite cellulose and of aldehyde.
3. Method according to 1 or 2, characterized in that small amounts of other substances known to improve the properties, in particular the resistance to sulphite and aldehyde, are added to the mixture of waste liquor. compression, cement, mortar or concrete.
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