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"Procédé pour la préparation de mortiers et bétons." La présente invention concerne la préparation des mortiers et bétons
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pour objet .un procédé particulièrement approprié, d'après lequel on peut pré; rer des mortiers et des butons ayant une résistance particulièrement élevée.
Suivant les procédés connus pour la préparation des mortiers et bétons, fait durcir à l'air ou sous l'eau, un mélange intime d'un liant, par exemple
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ohaux ou oiment, de substances additionnelles (agrégats) et d'eau le du # ment est provoqua par une réaction oh1aiqu., par exemple la o&1'bona1;1;.; l'hydratation. Les 1'I.iatane,' dea mortiers et b4to obtenus spr>a dura? sa sont fonction de la durée de 1'4aotio1, elles dépendent 8n outre du genre de ? J t- 1it.pl0Y', de la. nature de,8 substances additionnelles et des proportions a
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Tant lesquelles les divers composante sont mélangea entre eux.
Par un choix favorable des composante du mélange et par la précision de
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leurs proportions les une par rapport aux autres, les résistance& des mortiers et des béton* durcie atteignent un maximum que l'on ne peut plue dépasser par une autre variation des facteurs précité .
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Il existe cependant des constructions pour lesquelles on exige des résintan ces encore plus élevées. Ceoi vaut en particulier pour les résintancon à la trac- tion et à la traction-flexion qui demeurent, dans les mortiers et bétons connue, en oe qui concerne les chiffres, bien au-donnous des résistances correspondante. à la compression.
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Les mortiers et bétons connune qui atteignent des résistance$ très élevées, ont cependant l'inconvénient que l'on doit se servir, pour leur préparation, de cimente spéciaux qui, en raison de leur mode de préparation coûteux, sont relati- vement chers.
En outre, ces cimenta spéciaux ont d'autres propriétés que les liante préci. tés et qui excluent leur emploi pour de très nombreux projeta de construction.
C'est ainsi, par exemple, qu'un ciment de grande résistance mais de grande cha- leur d'hydratation est impropre à la préparation du béton en masse. Etant donné
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qu'en outre, lors de la préparation de ce béton à haute résistance# on doit opé- rer avec un facteur très bas eau-ciment, l'élaboration du béton frais exige aussi des mesures spéciales.
Le problème de l'invention consiste à éviter ces inconvénients et à prépa- rer, sans employer clos cimente spéciaux, des mortiers et des bétons qui, après
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leur durcissement, présentent des résiotanoes plus élevées que les mortiers et bétona connus jusqu'ici-
Ce problème est résolu par la présente invention, en oe sens que l'on ajou- te au mortier frais ou au béton frais, de petites quantités de silicones ou de leurs produits intermédiaires.
Parmi les produite intermédiaires des silicones, on entend ici en partiou-
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lier des alcoyl-aryl silanes$ des silane@ halogènes, des silanolet des slloxanes, des P017jilexanes et pol1.11ox&D&t.. partiellement et totalement condensée ainsi que des organo oxypol,.11oxane..
Un mortier ou béton préparé suivent ce procédé conforme à ia présente in- vention atteint des duretés notablement plus élevées qu'un mortier ou béton équi- @ valent qui a été fabriqué nana emploi du procédé. En particulier la résistance à
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la traction-flexion des mortiers et bétons conformes à l'invention s'élève forte- ment aveo l'accroissement de l'Age et, au bout de 270 Jours, est presque double de la, résistance à la traction-flexion d'un mortier ou béton équivalent sans addi- tions.
En outre, lorsqu'on utilise le procède conforme à la présente invention, on a l'avantage que la maniabilité du béton frais est notablement amélioré parc* que , les substances additionnelles agissent en partie comme liquéfiante. Le mortier ou le béton frais est plus apte à la compression en sorte que le facteur eau-ciment peut être également abaissé, ce qui a pour conséquence un accroissement plue pro- DODO' de la résistance*
Un autre avantage de l'invention consiste en ce que, grâce à l'adjonction des substances additionnelles, le début de la solidification du béton frais est retardé, si bien que aime pour des trajets et des durées de transport prolongés, :
on est encore assuré d'une mise en place et d'une compression pratiques du béton frais$
Le béton durci est fortement hydrofuge et, par suite, très résistent au gel En outre, il présente une faculté de résistance Morue aux eaux oontenant des acides et des sulfates.
Les mortiers et bétons préparée suivant le procédé conforme à la présenta invention sont, de ce fait, particulièrement appropriés à la fabrication d'élé- mente de construction absolument étanches, comme les réservoirs d'huile, les ou- ! ves de réacteurs nucléaires etc... et peuvent être employés aussi avec de bons résultats dans la technique des forages profond .
Suivant l'invention on ajoute au mortier frais ou au béton frais, qui peut avoir une composition connue quelconque, une faible quantité de silicones ou de leurs produits intermédiaires. L'addition se fait, d'une Manière appropriée, con- jointement aveo l'eau de gâchage, à laquelle on ajoute une solution aqueuse de l'agent additionnel, pour autant que oelui-oi, par exemple un siloxanate alcaline est soluble dans l'eau.
Les substances additionnelles insolubles dans l'eau comme les polysiloranes peuvent être ajoutées à l'eau de gâchage sous la forme d'une suspension ou d'une émulsion aqueuse d'un polysiloxane dissous dans un solvant organique approprie, par exemple le toluène, ou du polysiloxane non dissous*
Les siloxanes entièrement condensas et polymérisée qui ne sont solubles ni ;
dans l'eau, ni dans les solvants usuels, sont mélanges) donformément à la présen- te invention au liant, par exemple a la ohaux ou au ciment, déjà à l'usine qui
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fabrique le liant car il faut prendre soin d'avoir un mélange intime et une bon- ne répartition des substances additionnelle Bien entendu au lieu d'ajouter sus- si toutes les autres substances additionnelles, conformément à la présente inven- tion, à l'eau de gâchage, on peut les ajouter à l'état pur au liant et, conjointe.' ment avec lui, au mortier frais ou au béton frais*
La quantité de substances additionnelles à ajouter conformément à la présen- te invention,
lorsqu'on utilise des polysiloxanes entièrement condensée est d'en- viron 0,1 à 0,9%, et poar toutes les autres substances additionnelles citées, de 0,01 à 0,2% de mélange de oiment ou de ohaux. La valeur optimum dépend de la com- position chimique et dé la constitution physique du liant employé et doit lira dé- terminée par un @osai préalable aveo le liant à employer, si lion tient à obtenir avec certitude des résistances très élevées.
Les valeurs de résistance des mortiers et bétons s'élèvent d'abord avec la quantité de la substance additionnelle, maie diminuent de nouveau, lorsqu'on a atteint les quantités maximum indiquées* Les limites supérieures des quantités d'agents additionnels ne devraient dono pas être sensiblement dépassées*
L'accroissement des résistances des mortiers et bétons, lorsqu'on utilise le procédé conforme à la présente invention, repose sur une réaction chimique en- tre les macromolécules de la substance additionnelle anorganiques du liant, par exemple, de la pierre à cimenter dans le mortier ou le béton, cette réaction con- r duiaant,
avec une humeotation intime des macromolécules organiques avec lea macroi molécules anorganiques, à des macromolécules encore plus grandes et de structure ; plus dense, parce que les silicones et les produits intermédiaires, par suite de leur caractère aemi-ailicaté, se combinent d'une manière remarquable avec lois éléments organiques du liant.
A titre d'exemple, on va indiquer les développements de résistance de trois mortiers après stockage conforme aux normes DIN 1164.
Dans le mortier I, il .'agit d'un mortier suivant les normes DIN 1164 aveo un rapport eau/oiment . 0,55 qui avait été préparé en utilisant un ciment de
Portland Z 275. Les résistances traction-flexion déterminées sur oe ciment après 7,28,56,90,180 et 270 jours au cours d'essais conformes aux normes ont été posées égales à 100%.
Le mortier II ne se distingue du mortier 1 que par ce qu'on lui a ajouté conjointement avec l'eau de gâchage, 1 pour mille de méthylisilicone CR33 SiO1,5 rapporté au poids de aiment, sous forme d'une solution aqueuse de méthylislicone de sodium à 30%
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. Le mortier III se distingue du mortier I par le fait qu'on lui ....je, . conjointement aveo l'eau de gâchage, 0,8 pour mille de résine de silicone, té aux poids de oiment, Boue la forme d'une émulsion aqueuse à 40% préparée .
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moyen d'un émulseur à activité anionique, d'une solution à 5 de mÓlét21Yl nylpolyailoxtme partiellement condensé dans le tolubne.
Les réeiataa:oes à la traction-flexion obtenues aveo les mortiers II et seront empruntées au tableau suivant dans lequel elle* sont rapportées aux ' tances correspondantes au mortier 1 '' 100 %.
On en déduit que la. substance d'addition du mortier III, sur la base de sa. structure de ailoxane déjà humectée, mais qui contient cependant encore des grou-
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, .. yes mltb11.êth31- et phenoxylane, ainsi que des groupes terminaux .11anol, oon- , f" tribu* notablement plus fortement à l'aooroiaeement de feaiataaee que le simple m4tbrlliUoonat' de 1041\111.
TABLEAU
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Rdoistudot des mortiers II et III rapportées aux valeurs oor& otl4ant':l1 ''1'' mortier I - 100 %.
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<tb>
Durée <SEP> (d) <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> traction- <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> compression
<tb> flexion <SEP> % <SEP> sur <SEP> du <SEP> mortier <SEP> % <SEP> du <SEP> mortier
<tb>
<tb> II <SEP> III <SEP> II <SEP> III
<tb>
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106,5 iio,9 107t5 108,8
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<tb> 28 <SEP> 109,8 <SEP> 121, <SEP> 8 <SEP> 106,7 <SEP> 109,2
<tb>
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56 125,9 149,2 11899 131,4
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<tb> 90 <SEP> 164,7 <SEP> 152..
<tb>
<tb>
180 <SEP> 190,0 <SEP> 169
<tb>
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270 l97,a 178,7
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"Process for the preparation of mortars and concrete." The present invention relates to the preparation of mortars and concretes
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object .a particularly suitable method, according to which one can pre; Use mortars and struts with particularly high resistance.
According to the known processes for the preparation of mortars and concretes, hardens in air or under water, an intimate mixture of a binder, for example
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salt or oiment, additional substances (aggregates) and water the nutrient is caused by an oh1aiqu. reaction, for example o'bona1;.; hydration. The 1'I.iatane, 'dea mortars and b4to obtained spr> a lasted? its are a function of the duration of 1'4aotio1, they depend 8n addition to the kind of? J t- 1it.pl0Y ', of the. nature of, 8 additional substances and proportions a
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As long as the various components are mixed together.
By a favorable choice of the components of the mixture and by the precision of
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their proportions with respect to each other, the resistance of the mortars and hardened concrete * reach a maximum which cannot be exceeded by another variation of the aforementioned factors.
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However, there are constructions for which even higher strengths are required. This applies in particular to the tensile and tensile-flexural strengths which remain, in known mortars and concretes, in terms of figures, well beyond the corresponding strengths. compression.
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Common mortars and concretes which achieve very high strengths, however, have the disadvantage that special cements have to be used for their preparation which, because of their expensive preparation method, are relatively expensive.
In addition, these special cement have other properties than the precise binders. tees and which exclude their employment for very many construction projects.
Thus, for example, a cement of great resistance but of great hydration heat is unsuitable for the preparation of bulk concrete. Given
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that in addition, when preparing this high strength concrete # one has to operate with a very low water-cement factor, the preparation of fresh concrete also requires special measures.
The problem of the invention consists in avoiding these drawbacks and in preparing, without using special cements, mortars and concretes which, after
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their hardening, present resiotanoes higher than the mortars and concretes known hitherto.
This problem is solved by the present invention in the sense that to the fresh mortar or to the fresh concrete, small amounts of silicones or their intermediates are added.
Among the intermediate products of silicones, is meant here in part-
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partially and fully condensed alkyl-aryl silanes, silane @ halogen, silanolet slloxanes, PO17jilexanes and pol1.11ox & D & t .. as well as organooxypol, .11oxane ..
Mortar or concrete prepared by this process according to the present invention achieves significantly higher hardnesses than an equivalent mortar or concrete which has been manufactured using the process. In particular resistance to
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the tensile flexion of the mortars and concretes according to the invention rises sharply with increasing age and, after 270 days, is almost double the tensile flexural strength of a mortar or equivalent concrete without additions.
Further, when using the process according to the present invention, there is the advantage that the workability of fresh concrete is significantly improved because the additional substances partly act as a liquefier. Mortar or fresh concrete is more suitable for compression so that the water-cement factor can also be lowered, which results in a greater pro- DODO 'increase in strength *
Another advantage of the invention is that, thanks to the addition of additional substances, the start of solidification of the fresh concrete is delayed, so that it is preferred for long journeys and transport times:
one is still assured of a practical placement and compression of the fresh concrete $
Hardened concrete is highly water-repellent and therefore very resistant to frost. In addition, it exhibits a faculty of resistance Cod to waters containing acids and sulphates.
The mortars and concretes prepared according to the process according to the present invention are therefore particularly suitable for the manufacture of absolutely sealed building elements, such as oil tanks, or-! ves of nuclear reactors etc ... and can also be used with good results in the technique of deep drilling.
According to the invention, a small amount of silicones or their intermediates is added to the fresh mortar or to the fresh concrete, which may have any known composition. The addition is suitably made together with the mixing water, to which an aqueous solution of the additional agent is added, provided that this, for example an alkaline siloxanate, is soluble in the mixture. the water.
Additional water-insoluble substances such as polysiloranes can be added to the mixing water in the form of an aqueous suspension or emulsion of a polysiloxane dissolved in a suitable organic solvent, for example toluene, or undissolved polysiloxane *
Fully condensed and polymerized siloxanes which are neither soluble;
in water, nor in the usual solvents, are mixed) according to the present invention with the binder, for example with lime or cement, already at the factory which
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manufactures the binder because care must be taken to have an intimate mixture and a good distribution of additional substances Of course instead of adding sus- si all the other additional substances, in accordance with the present invention, to the mixing water, they can be added in the pure state to the binder and together. ' with it, with fresh mortar or fresh concrete *
The amount of additional substances to be added in accordance with the present invention,
when fully condensed polysiloxanes are used is about 0.1 to 0.9%, and for all the other additional substances mentioned, from 0.01 to 0.2% of mixture of oiment or lime. The optimum value depends on the chemical composition and on the physical constitution of the binder employed and must be determined by a preliminary test with the binder to be employed, if it is desired to obtain very high strengths with certainty.
The strength values of mortars and concretes first rise with the amount of the additional substance, but decrease again when the maximum amounts indicated have been reached * The upper limits of the amounts of additional agents should therefore not be significantly exceeded *
The increase in strengths of mortars and concretes, when using the process according to the present invention, is based on a chemical reaction between the macromolecules of the additional inorganic substance of the binder, for example, of the stone to be cemented in the cement. mortar or concrete, this reaction leading to,
with an intimate humeotation of organic macromolecules with inorganic macroi molecules, to macromolecules still larger and structural; denser, because silicones and intermediate products, owing to their semi-ailicate character, combine in a remarkable way with the organic element laws of the binder.
By way of example, we will indicate the resistance developments of three mortars after storage in accordance with DIN 1164 standards.
In Mortar I, it is a mortar according to DIN 1164 standards with a water / oiment ratio. 0.55 which had been prepared using a cement of
Portland Z 275. The tensile-bending strengths determined on cement after 7,28,56,90,180 and 270 days during tests in accordance with the standards were set equal to 100%.
Mortar II differs from Mortar 1 only by the fact that it has been added together with the mixing water, 1 per thousand of methylisilicone CR33 SiO1.5 based on the weight of love, in the form of an aqueous solution of methylislicone sodium 30%
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. Mortar III is distinguished from mortar I by the fact that it is .... i,. together with the mixing water, 0.8 per thousand silicone resin, weighted oiment, slurry in the form of a 40% aqueous emulsion prepared.
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by means of an anionically active emulsifier, of a 5-methyl-nylpolyailoxtme solution partially condensed in the tolubne.
The tensile-bending reactions obtained with mortars II and will be taken from the following table in which they * are reported at the corresponding tances for the mortar 1 '' 100%.
We deduce that the. additive substance of mortar III, on the basis of its. aloxane structure already moistened, but which nevertheless still contains
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, .. yes mltb11.eth31- and phenoxylan, as well as end groups .11anol, oon-, f "tribe * notably more strongly at the level of feaiataaee than the simple m4tbrlliUoonat 'of 1041-111.
BOARD
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Rdoistudot of mortars II and III compared to the values oor & otl4ant ': l1' '1' 'mortar I - 100%.
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<tb>
Duration <SEP> (d) <SEP> Resistance <SEP> at <SEP> the <SEP> traction- <SEP> Resistance <SEP> at <SEP> the <SEP> compression
<tb> bending <SEP>% <SEP> on <SEP> of <SEP> mortar <SEP>% <SEP> of <SEP> mortar
<tb>
<tb> II <SEP> III <SEP> II <SEP> III
<tb>
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106.5 iio, 9 107t5 108.8
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<tb> 28 <SEP> 109.8 <SEP> 121, <SEP> 8 <SEP> 106.7 <SEP> 109.2
<tb>
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56,125.9 149.2 11,899 131.4
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<tb> 90 <SEP> 164.7 <SEP> 152 ..
<tb>
<tb>
180 <SEP> 190.0 <SEP> 169
<tb>
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270 l97, a 178.7