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Procédé pour l'amélioration des caractéristiques de résistance des butons et mortiers de ciment et compositions d'addition pour l'ap- plication dudit procédé
La présente invention concerne les compositions de ciment hydraulique, telles Que ciments secs et les bétons ou mortiers mixtes faits avec eux et des compositidns pour addition au citent hydraulicue ou au béton ou aux mortiers contenant du ciment hydraulicue en vue d'améliorer les résistances à la com-. pression des mélanges à tous âges, en vue de plastifier les mélanges et d'apporter d'autres propriétés désirables. le but principal de l'invention est de réaliser des agenb d'ad@ition convenables pour augmenter la.
vitesse de durcisse- ment et le résistance des bétons et mortiers à tous âges à partir d'un jour.
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Un autre but est de réaliser un agent qui apporte cette augmentation de résistance tout en permettant leur confection à une consistance donnée avec un rapport eau- @iment relativement plus bas au'il n'est possible avec le simple bton ou mortier ayant la même proportion de ciment et d'agrégats.
L'invention a plus particulièrement pour but de réalisen des compositionsde durcissement pour le béton de ciment hydrau- lirue ou pour mélange de mortiers qui accélère le durcissement du ciment et augmente la résistance à la compression de mélanges tout âge, tout en donnant une plus grande plasticité aux mé- langes initiaux préparés avec une proportion déterminée de eau-ciment ou pour produire la plasticité désirée avec un rap- port eau-ciment inférieur à celui d'un simple béton ou mo@tier ayant la même proportion de ciment et d'agrégats.
Le procédé de l'invention est caractérisé par ce qu'on incorpore au ciment hydraulique trois ingrédients essentiels en faibles proportions contrôlés à savoir, d'une part, un compose qui produise une ionisation dans une solution contenant le radical gluconique, tel oue l'acide gluconiaue lui-même; du gluconate de sodium, du gluconate de calcium et du glucono-delta-lactone, composé dénommé "composé gluconioue", d'autre part,, de l'acide salicylioue ou un de ses sels alcalins ou alcalino-terreux tels que le salicylate de sodium ou de calcium, dénommé "composé salicyliaue", d'autre part enfin, un accélérateur chloruré tel que les chlorures métallicues solubles dans l'eau ou le chlorure d'ammonium.
Pour cette dernière catégorie, il est préférable de choisir les chlorures de métaux alcalino-terreux, le chlorure de calcium étant généralement le plus convenable'en raison de son ba prix.
L'invention concerne en outre les compositions sèches de ciment contenant les produits d'addition nui donnent aux bétons et mortiers les diverses propriétés et avantages mentionnés, conformément au procédé ci-dessus ou procédé similaire.
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Lorsqu'on utilise ces trois types d'ingrédients e combi- naison conforme à l'invention, ilsremplissent des fonctions absolument différentes de celles qu'ils assument. lorsau'ils sont employés 'seuls, et ils sont, ,en quelques sorte, activés les uns par les autres- En combinaison, ils donnent des résultats au'on ne pouvait attendre d'après leurs propriétés connues.
Dans la mise en application de l'invention les composés peuvent être employés en proportion de 0,01% à 1% et de préfé- rence 0,02% à 0,05% en poids du ciment hydraulique. En dessous de 0,02% l'effet est de beaucoupe inférieur.et au dessus de 0,05 le bénéfice est tellement faible que l'emploi de quantités supérieures est anti-économique. Lorsqu'on les utilise sans les autres composants, les composés gluconiques ont des effets importants de retardement sur,la prise initiale du ciment t ils abaissent la résistance au départ des mélanges de cimenta bien au'ils donnent une amélioration de la résistance après vingt-huit jours.
Ce retardement 'est suffisamment important pour s'opposer à l'emploi-de Quantités supérieures à 1% pour la plupart des applications des ciments hydrauliques que les composés gluconi- nues soient ou non employés en combinaison avec les autres ingrédients de l'invention.
Les composés salicyliques' peuvent être employés suivant l'invention en proportion de 0,05% à 0,25% ou 0,35% en poids de ciment hydraulique et de préférence de 0,06% à 0,20%. Le chiffre minimum de 0,06% représente la proportion au-dessous de laquelle il n'y a plus d'effet. Au-dessus du'maximum de 0,35% il y a effi- cacité dans le sons de l'invention mais dans une mesure si faible ou'une augmentation ,serait anti-économique. Lorsqu'ils sont employés en proportions supérieures à 1%, mais sans les autres ingrédients, les composés salicyliques n'ont pratiquement pas d'effet sur la résistance des ciments jusqu'à 7 jours et davantage.
L'accélérateur chloruré peut être employé suivant l'in- @@@tion en proportion de 0,05% à 0,3% ou 0,4% du. poins de ciment
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.,... -1...'IL:r..'P2 et le préférence due '3 '.;s.4-.:. Des praorti3 ., 3a¯srSS à 2 et v?îe 3 o., 4 ne CO¯ôf='O=ett'2.t pas 1'#f±é.i - a ¯ ....¯ v, Slrl j(' es# L au-dessus rse L'" ne conne g4=a;lrale.:=ent rs z 3 "¯ =¯ amélioration appréciable. Ce7>enàant, dans d'autres formules et dans des mélanges cour temps froide on peut employer les fortes proportions indiquées ci-dessus.
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Tandis oue les composés de chlorure de calciti-n ou si"1Ï- lires sont cO1uéent utilises en vue de diminuer le te.Tps de prise des mvla¯nges de ciment et d'accélérer la vitesse initiale ne àllrcisse-;'1.ent, ils sont g4né=ale=#ient employés dans c but une proportion de 1% et davantage du poids de citent. Pour contrecarrer le retard de teps de prise par temps froid, il est
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habituel d3e,-aoloyer environ 2' de chlorure de calcium davantage.
Bien nue de faibles Quantités telles c;1%, 02 ont un effet d-'acc' >rr.ition, cet effet est relativement faible, comme il sera montré ci-dessous.
Lorsque les trois ingrédients essentiels sont incorporés
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ensemble dans un béton ou mortier de cirent hydraulique, les proportions combinées en poids des trois ingrédients peuvent se situer à environ 0,15% du poids de cimenta ce oui donne
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ppnroximativement 0,75t, maximum au,delà duquel les additions supplémentaires ne sont plus économicues et pourraient produire des résultats indésirables (sauf eue des proportions supérieures
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d-'accélérateur chloruré peuvent être utilisées pour des buts spécial.
CO";T,:e dit plus haut) . La C1¯:wnti tt3 totale d'addition préférable, est d'environ de U,l à U, 35 pour la grande majorité des cas. ( Les trois ingrédients essentiels peuvent être ajoutés li" ''1.l.''>n1? èe b-5ton oa èe mortier sous la forme d'une so- lution <:\"1J.E'US9, une pâte aqueuse ou une poudre sèche suivait Ce '-':11. est le plus convenable et le plus économique.
Ces in- '''r'''di5ntSy en proportions correctes, peuvent aussi être 'I]lhl:m- {7c. ?rr c le cinent secs ou broyés avec le ciment eu moment .',-. :''' 'ri.ction, si la temonrature maximum de broyée est
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1 5."'''! +,!.J door (vi ter la décomposition ces produits* Si on Je ¯' ;-ire, ces ingrédients seuls ou mêlés à d'autres - .. t '?'L:''''2:lt être -:>jout6S à l'un ou l'autre des produits composant le -ni,'lange de ciment, 9. un moment cuelconaue avant ou pendant le m?-lax9ge et avrnt son emploi.
Les z41?-ages de ciment hydraulique avec lesauels l'in- vention .peut être utilisée, comprennent ceux dans lesquels un citent hydraulique ouelconnue du type portland est le constituant
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-ori-,cipal, les proportions des ingrédients de l'invention étant choisis en fonction de la Quantité de ce type de ciment présente dans le mélange* Les agrégats ou charges peuvent être employés en proportions diverses pour correspondre aux exigences de construc- tions: pierre, gravier, scorie., sable, pouzzolane, cendre'' plantes
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et analogue ou autres agrégats -métalliques, poudre d'alu.%j.nïun etc..
L'invention est également applicable aux mélanges de ciment pur ne contenant ni agrégats, ni charges- Tous ces mélanges sont
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compris dans ce oui suit, 'sous 1 la donomination de "mélanges de ciment hydrauliaue". Dans' les cas où on emploie de la pouzzolane en.présence de calcium soluble, la combinaison présente certaines
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carnetprîstioues de ciment hydraulique, mais ne doit'pas être considérée .comme un ciment, hydraulique pour la détermination des
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proportions de produits d5.addition suivant l'invention.
Comme indiqué plus haut, l'invention ne s'oppose pas à l'emploi d'autres produits d'addition pour modifier les carac-
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t-'-risti(luE'f': diverses des mélanges pour.des buts spéciaux. Par exem- rles des agents apportant de l'air, des agents dispersifs, des lJi ""'1E'>,ts, des composés imperméables à l'eau etc. peuvent être également utilisés.
Les exemples suivants sont donnés comme illustration
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n I i i".tiTTr e m6lnges de ciments hydrauliques préparas ,; >.1"/;-.<;n;=t ^ l'invention, avec les résultats d'essais cor1:0a- t- f' . '1'lt:r',:.t 1"'5 3V21tTeS et le car<1ct?'re nouveau des effets
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EXEMPLE T
Deux mélanges de ciment sont préparas, chacun comprenant du ciment portland, du sable, des agrégats grossiers et de l'eau pour produire un tassement de Il,3 cm et une proportion de ciment de sept sacs par m3.
Le mélange n 1 sert de contrôle et ne contient aucune addition- Dans le mélange n 2 on ajoute 0,35 en poids de ciment d'un mélange contenant 5 parties de gluco-delta-lactone, 10 parties de salicylate de sodium et 20 par- ties de chlorure de calcium. Les quantités de ces ingrédients sont respectivement en poids de ciment 0,05% 0,10% et 0,20%. Avec chaque mélange de béton on fait deux cylindres de 15 x 30 cm et on les essaie à la compression par les méthodes standard.
Le tableau suivant donné les valeurs caractéristiques, rappor. .eau- ciment (W/C) en litres d'eau par sac de ciment, facteur ciment (C.F.) en sacs de ciment par m3 de béton, la plasticité mesurée par le tassement le contenu en air en volume mesuré à l'appareil Washington et la résistance à la compression en kg/cm2 à 1,7 et 28 jours
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<tb> Mélange <SEP> Tasse- <SEP> C.F, <SEP> W/C <SEP> Air <SEP> Résistance <SEP> kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> ment <SEP> sacs/m3 <SEP> Litr/sac <SEP> % <SEP> 1 <SEP> jour <SEP> 7 <SEP> ' <SEP> 28
<tb>
<tb> cm <SEP> . <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
1 <SEP> 10 <SEP> 7 <SEP> 26,57 <SEP> 1,7 <SEP> 37,10 <SEP> 189 <SEP> 312,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 10 <SEP> 7,2 <SEP> 23,13 <SEP> 2,4 <SEP> 85,4 <SEP> 329 <SEP> 415,1
<tb>
Comme on pouvait s'y attendre en raison de la grande augmentation de la résistance à 1 jour du mélange n 2, le temps de finition est considérablement réduit.
L'augmentation de 33% de la résistance à 28 jours obte- nue dans l'exemple précédent serait un résultat très favorable si les résistances à 1 jour et à 7 jours étaient restées les mêmes. Tendisqu'une plus grande augmentation de la résistance à 28 .leurs peut être obtenue par d'autres procédas elle n'a été obtenue jusqu'à mainternant qu'en sacrifient l'une ou l'autre des proopriétés de gain (le temps de finition ou de résistance
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obtenues plus tôt. L'obtention de cette augmentation de résistan- ce de 33 à 28 jours avec en même temps augmentation de la résistance à 1 jour de 37,1 à 85,4 kg/cm2 (135%) et de la résis- tance . 7 jours de 189 à 329 kg/cm2 (74%) est un résultat très remarcuable.
Il est étonnant qu'on puisse obtenir ces résultats par l'emploie ensemble, des trois ingrédients essentiels de l'inven- tion et c'est imprévu d'après les effets produits lorsqu'ils sont employés seuls. Cela esr plus visible en considérant les chiffres ci-dessous relatifs à leurs effets individuels.
Le glucono-delta-lactone et le salicylate de sodium employés seuls ou ensemble dans les proportions de l'exemple 1, n'ont aucun effet marqué sur la vitesse d'obtention de la : sistan- ce, le glucono-delta-lactone ayant en réalité un effet retardateur lorsqu'il est employé seul. Par exemple une addition dans un mélange de béton de glucono-delta-lactone seul en proportion de 0,05% en poids du ciment, réduit la résistance à 1 jour de 35 kg/cm2 sans addition à 29,4 kg/cm2 avec l'addition. Dans d'autres essais du même genre mais avec des proportions de mélange différentes l'effet retardateur d'additions de plus grandes proportions de glucono-delta-lactone est montré dans le tableau suivant.
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<tb>
% <SEP> eau <SEP> Plasticité <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> compres- <SEP>
<tb> d'addition <SEP> 1/sac <SEP> en <SEP> cm <SEP> sion <SEP> en <SEP> kg/cm <SEP> à <SEP> 1 <SEP> jour
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> 24,57 <SEP> 10,16 <SEP> 54,6
<tb> 0,10 <SEP> 21,10 <SEP> 11,43 <SEP> . <SEP> 48,3
<tb> 0,15 <SEP> 20,71 <SEP> 12,70 <SEP> 0
<tb> 0,20 <SEP> 20,29 <SEP> 11,43 <SEP> 0
<tb>
L'absence de toute augmentation ou réduction des résistan. ces initiales en résultat d'addition d'un composé salicylinue ;;il. sont données par le tableau suivant relatant les résultats e cette addition à un mélange de ciment dans la proportion de @l du poide de ciment.
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<tb>
Matériau <SEP> ajouté <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> compression
<tb>
<tb>
<tb> au <SEP> mélange <SEP> kg/cm2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> jour <SEP> 3 <SEP> jours <SEP> 7 <SEP> jours
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0 <SEP> 93,59 <SEP> 213,78 <SEP> 389,62
<tb>
<tb>
<tb> 0,1% <SEP> acide <SEP> salicyliJue <SEP> 95,83 <SEP> 216,02 <SEP> 376,25
<tb>
Il est connu depuis longtemps que l'addition de composés salicyliques aux mélanges de ciment n'a aucun effet appréciable sur la résistance obtenue plus tôt.
Bien que le chlorure de calcium en proportions de 1% à 3% augmente grandement la vitesse initiale de résistance, son addition seul en faible proportion de 0,2% dans le mélange n 1 de l'exemple 1 a donné une augmentation' de résistance à 1 jour de 37,1 kg/cm2 de l'exemple 1 à seulement 53,2 kg soit un crois- sement de 43,5%. Cependant la présence du retardateur gluconique et du composant salicylique non-accélérateur avec seulement 0,2% de chlorure de Ca dans le mélange n produit à 1 jour une résistance de 85,4 kg/cm2 soit une augmentation de 130%.
L'exemple II ci-après est donné pour illustrer des varia- tions possibles dans les proportions relatives des trois ingré- dients essentiels de l'invention dans la quantité totale des trois ingrédients et les résultats obtenus.
EXEMPLE II
Deux mélanges de ciment séparés sont préparés contenant chacun du ciment portland, du sable, de l'agrégat grossier et de l'eau pour produire une plasticité npminale de 7,62 cm et ayant une teneur nominale en ciment de 7 sacs au m3. Le mélange n 1 sert de contrôle et ne contient aucune addition, Au mélange n 2 on ajoute (en poids de ciment) 0,25% de produits consistant en deux parties de glucono-delta-lactone., 15 parties de salicylate de sodium et 8 parties de chlorure de calcium. Les proportions respectives de ces trois ingrédients sont, en poids, de 0,02, 0,15% et 0,08%.
Avec chaque mélange de béton on prépare un cylindre oui est essayé à la résistance à la compression de la
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. '."'::.; cu.5 l'cx'3'Wl 1..Les chiffres obtenus sont c101'lp'5s x , i 1. ' ..'t,s,%. ci-dessous.
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' ' ' 1 . ; . ' Pirsti- c F. T.7/C Air i±gm±nya¯qa±±é cite sa¯cs/:r3 1/sac 1 jour 7 jours 28 joir- c" ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ 7,62 r7 z7,6 1,8 39,9 153,3 310,1 2 8,25 7,1 24,76 2, 5 72el 263,9 392
Dans cet exemple,comparé à l'exemple I, les auantités relatives des trois ingrédients ont été modifiées considérable- ment et la auantité totale des trois ensemble est plus faible avec plus ou moins de réduction de l'amélioration de la résistance à la compression à 1, à 7 et à 28 jours bien que l'amélioration de la résistance à 7 jours est presque aussi grande que ns l'exem ple I.
La remarouable augmentation de-la résistance à 1 jour et également à 7 jours (74%) produite par l'invention est un résultat très important parce qu'il permet de retirer plus tôt les coffrages ou moules et l'application plus tôt de charges.
La prise initiale rapide permet de raccourcir le temps de finition ce qui est un autre avantage important notamment pour les dallages et analogues. il résulte de ce qui précède que la combinaison de très faibles Quantités des trois produits essentiels de l'invention procure des gains de résistance à tout age qui ne peuvent pas être
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:1ttri'JLhs à la somme des effets individuels mais qui implique une interaction entre eux.
En outre, il faut remarquer que la combinaison des trois ingrédients exerce une action plastifiante importante sur les mélenges de cimenta permettant une grande réduction du rapport
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<h=.i-ci.:,;=1t tout en conservant la même plasticité. Il est noter , ¯ ..' ..,e-zt d' a-:.:rès les exe::l)l'3s que les trois produits de l'invention 1.)7: r ::nse'o:ble ont in certain pouvoir de retenue de l'air dans ' w :-'-;a 21 chaque exemple, la u8ntit d'air entrwir.<Yn dans
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le mélange a été augmentée d'environ 40% par l'emploi des trois ingrédients.
Des modifications dans la quantité totale et les propor- tions relatives des trois ingrédients essentiels de l'invention peuvent être apportées tout en conservant les avantages. il est à noter que chacun des composants des trois classes d'ingrédients mentionnés ici peut être remplacé par l'un des autres, et qu'on peut les incorporer dans les mélanges de ciment hydraulique par divers procédés. En conséquence, l'invention n'est pas limitée aux exemples directs mais s'étend à toutes les variantes d'appli- cation.
REVENDICATIONS
1.- Composition de ciment hydraulique caractérisée en ce qu'elle comprend un ciment portland hydraulique 0,01 à 1% d'un composé gluconique, 0,05 à 0,35% d'un composé salicylique et au moins 0,05% d'un accélérateur chloruré soluble, tous calculés en poids par rapport au poids du ciment portland hydraulique.