12639~0 La présente invention a pour ob~et la preparation de suspensions de poudres dans un liquide destinées à être iniectées dans des matériaux poreux ou fissurés ou dans des sols fins ou tres fins en vue notamment de modlfier leur consistance.
On sait que certains matériaux nécessitent un traitement par injection de coulis de ciment. Il s'agit par exemple de bétons armés poreux ou rongés par des eaux agresslves, ou encore de bétons fissurés. Dans de tels cas, la pénétratlon du coulis de ciment dans la masse d'un tel matériau est l$mitée à la fois par la granulométrie de la particule unitaire de ciment, et par l'agrégation de ces mêmeR particules entre elles.
De même, on sait que l'on répartit généralement les alluvions en deux types principaux, à savoir les alluvions grossières et les alluvions fines.
Les alluvions grossières peuvent facilement subir des in~ections de coulis de ciment ou de coulis de bentonite-ciment, (coulis dans lesquel~ les particules de ciment sont en suspension dans l'eau, la bentonite étant éventuellement atoutée pour améliorer la stabilité de ]a suspension).
Par contre, de tels coulis ne peuvent être injectes dans les alluvions fines car leR pores du sol y sont de taille trop faible pour permettre la pénétration et la circulation des particules de ciments normaux.
C'est la raison pour laquelle des in~ections ne peuvent être effectuées dans de telles alluvions fines que si l'on utilise des solutions e base de silicate ou de silice qui ne contiennent pas de particules en`~suspension et que l'on gélifie a l'aide d'un réactif.
Cette dernière maniere de faire peut présenter " inconvénient de provoquer une certaine pollution du sol, notamment au niveau des nappes phréatiques et de présenter également une mauvaise pérénité du fait que ~a structure du gel obtenu risque de ne pas être stable dans le temps. Ce phénomène connu sous le nom de synérèse peut être très préjudiciable aux gels obtenus à l'aide des solutions de silicate.
Pour les raisons ci-dessus, on a dé~à essaye dans le passé
d'in~ecter dans des matériaux poreux ou fissurés ou encore dans des alluvions fines des coulis de ciment en utllisant des ciments broyés très finement, c'est-à-dire des ciments dont les particules ont une taille inférieure à
environ 15 microns alors que dans les ciments normaux les grains ont un diametre généralement compris entre O et 100 microns.
Mais les clments finement broyes sont d'une obtention d1fficile et sont d'un prlx élevé, par exemple de l'ordre de 20 fois p]us que le prix d'un ciment conventlonnel.
~/JD/DCP - CDE 30752 12639~0 On a également essayé d'obtenir le ciment voulu à
partir d'un ciment conven-tionnel que l'on transporte pneumatiquement, en le soumettant à un effet de cyclone de manière à séparer les particules les plus fines des particules les plus grosses.
Ce procédé n'est pas non plus satisfaisant, car sa mise en oeuvre reste d'un coût élevé et les résultats obtenus sont trop irréguliers pour que les injections obtenues avec un coulis contenant de tels ciments soient fiables.
La présente invention concerne un procédé
permettant de réaliser un coulis constitué par une suspension dans un liquide de particules telles que particules de ciment, qui soient suffisamment fines pour que ledit coulis puisse être injecté dans des alluvions fines, le diamètre des particules étant inférieur à l'espace intergranulaire du sol dans lequel on effectue l'injection.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un coulis injectable dans des alluvionsfines ou dans des matériaux poreux ou fissurés, caractérisé par le fait que l'on mélange à un liquide tel que de l'eau un produit se trouvant sous forme de particules, en présence d'un agent défloculant qui sépare les unes des autres les particules en suspension, que l'on conserve dans un récipient la suspension ainsi défloculée pendant un temps suffisant pour permettre sa sédimentation partielle et que l'on soutire le volume de suspension défloculée qui se trouve dans le récipient au-dessus d'un niveau donné.
Avantageusement, le produit se trouvant sous forme de particules est constitué par du ciment, de la poudre de silice ou de la poudre de carbonate de calcium.
Avantageusement, le liquide est constitué par de l'eau, une solution de silice, ou une solution de silicate de soude.
,,i,;
12639~0 Conformément à l'invention, on utilise de 0,5 à 5%
en poids d'agent défloculant par rapport au poids des particules en suspension.
On comprend qu'en choisissant la hauteur du récipient qui joue le rôle de bac de décantation, ainsi que le temps de décantation et le niveau à partir duquel on soutire la suspension, on peut déterminer le diamètre maximum des particules contenues dans la suspension vidangée qui est fonction de la géométrie des vides à injecter.
Avantageusement, le procédé est caractérisé par le fait que l'on détermine le temps de sédimentation et la hauteur de la suspension qui est soutirée pour obtenir des dimensions de particules inférieures à 15 microns et de préférence inférieures à 10 microns.
Conformément à l'invention, la suspension ainsi obtenue est utilisée pour réaliser un coulis injectable dans les alluvions fines ou dans des matériaux fissurés ou poreux.
La partie inférieure restante de la suspension peut être utilisée à d'autres fins ou peut être abandonnée.
Dans un mode de réalisation préférée de l'invention, la matière solide se présentant sous f~rme de particules est constituée par du ciment et le liquide servant à constituer la suspension est constitué par de l'eau.
Conformément à l'invention, on peut également utiliser à la place du ciment, de la fumée de silice et du carbonate de calcium broyé, qui sont traités, conformément à
l'invention, de manière séparée, pour être ensuite mélangés juste avant l'injection ou pour être injectés séparément dans le milieu à traiter afin qu'ils fassent prise in situ au contact l'un de l'autre.
Avantageusement, le procédé selon l'invention es-t caractérisé par le fait que l'on prépare séparément deux ~:;
~2639~0 - 3a -suspensions telles qu'une suspension de poudre de silice et une suspension de poudre de carbonate de calcium qui sont soit mélangées entre elles avant leur injection dans le sol, soit injectées successivement dans le sol.
Conformément à l'invention, il est ésalement possible d'utiliser comme liquide de suspension une solution de silicate ou une liqueur de silice ou encore tout autre liquide susceptible de réagir après l'injection avec le produit solide se trouvant sous forme de particules.
Le défloculant que l'on ajoute à la suspension de particules solides peut être constitué par exemple par des résines mélamines, des naphtalènes sulfonates du polyphosphate de sodium, de l'alkylnaphtalène sulfonate de sodium, de l'alkylsulfonate de sodium ou du polyacrylate d'am~onium.
La présente invention a également pour objet les suspensions de produits solides sous forme de particules obtenues par le procédé qui vient d'etre décrit.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en decrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif plusieurs modes de mise en oeuvre selon les exemples suivants:
Exemple 1 Pour réaliser un coulis constitué par une suspension aqueuse de ciment destinée à etre injectée dans un sable fin dont les diamètres des particules sont compris entre 0 et 0,3 mm, on procède de la manière suivante:
On disperse 500 kg de ciment CLK 45 dans 830 litres d'eau contenus dans un malaxeur à haute turbulence.
Le malaxage est poursuivi pendant environ 3 minutes après quoi on ajoute entre 2,5 et 7,5 kg d'une résine mélamine qui joue le role de défloculant et on poursuit l'agitation ...... ~^
.
~2639~0 - 3b -pendant environ 2 mlnutes.
On place le mélange ainsi préparé dans une cuve de 12639 ~ 0 The present invention aims ob ~ and the preparation of suspensions of powders in a liquid intended to be injected into porous materials or cracked or in fine or very fine soil with a view in particular to modlfier their consistency.
We know that certain materials require treatment with cement grout injection. For example, it is porous reinforced concrete or eaten away by aggressive water, or cracked concrete. In such case, the penetration of the cement slurry into the mass of such a material is l $ mitigated at the same time by the granulometry of the unitary particle of cement, and by the aggregation of these same particles together.
Likewise, we know that alluvium is generally divided into two main types, namely coarse alluvium and alluvium fine.
Coarse alluvium can easily undergo in ~ ections of cement grout or bentonite-cement grout, (grout in which ~ les cement particles are suspended in water, bentonite being possibly added to improve the stability of the suspension).
However, such grouts cannot be injected into fine alluvium because the pores of the soil are too small there to allow the penetration and circulation of normal cement particles.
This is the reason why in ~ ections cannot be carried out in such fine alluvium that if solutions based on silicate or silica that does not contain suspended particles and which is gelled using a reagent.
This last way of doing things can present "disadvantage of cause some pollution of the soil, especially at groundwater phreatic and also present poor sustainability of the fact that ~ a structure of the gel obtained may not be stable over time. This phenomenon known as syneresis can be very detrimental to gels obtained using silicate solutions.
For the above reasons, we have tried to try in the past to in ect in porous or cracked materials or in alluvium fine cement grout using very finely ground cements, that is to say cements whose particles have a size less than about 15 microns whereas in normal cements the grains have a diameter generally between 0 and 100 microns.
But the finely ground clements are difficult to obtain and are of a high price, for example of the order of 20 times p] us than the price of a conventional cement.
~ / JD / DCP - CDE 30752 12639 ~ 0 We also tried to get the cement we wanted from conventional cement which is transported pneumatically, subjecting it to a cyclone effect of so as to separate the finest particles from larger particles.
This process is not satisfactory either, because its implementation remains a high cost and the results obtained are too irregular for the injections obtained with a grout containing such cements be reliable.
The present invention relates to a method allowing to make a grout constituted by a suspension in a liquid of particles such as cement particles, which are fine enough for said grout can be injected into fine alluvium, the particle diameter being less than the space intergranular of the soil in which the injection is made.
The subject of the present invention is a method of manufacture of a grout injectable into fine alluvium or in porous or cracked materials, characterized by that we mix with a liquid such as water a product in the form of particles, in the presence a deflocculating agent which separates the suspended particles, which are stored in a container the suspension thus deflocculated for a time sufficient to allow its partial sedimentation and that the volume of deflocculated suspension which is found in the container above a given level.
Advantageously, the product being in the form of particles is made up of cement, powder silica or calcium carbonate powder.
Advantageously, the liquid consists of water, silica solution, or silicate solution soda.
,, i ,;
12639 ~ 0 According to the invention, 0.5 to 5% is used by weight of deflocculating agent relative to the weight of suspended particles.
We understand that by choosing the height of the container which acts as a settling tank, as well as the settling time and the level from which withdraw the suspension, you can determine the diameter maximum of particles contained in the drained suspension which is a function of the geometry of the voids to be injected.
Advantageously, the process is characterized by the determining the sedimentation time and the height of the suspension which is withdrawn to obtain particle sizes less than 15 microns and preferably less than 10 microns.
According to the invention, the suspension thus obtained is used to make a grout injectable into fine alluvium or in cracked materials or porous.
The remaining lower part of the suspension can be used for other purposes or can be abandoned.
In a preferred embodiment of the invention, the solid material being under f ~ rme of particles consists of cement and the liquid used to constitute the suspension consists of the water.
According to the invention, it is also possible use cement, silica smoke and ground calcium carbonate, which are treated in accordance with the invention, separately, to then be mixed just before injection or to be injected separately in the medium to be treated so that they are taken in situ in contact with each other.
Advantageously, the method according to the invention is t characterized by the fact that two separate preparations are made ~ :;
~ 2,639 ~ 0 - 3a -suspensions such as a silica powder suspension and a suspension of calcium carbonate powder which are either mixed together before their injection into the soil, either injected successively into the soil.
In accordance with the invention, it is also possible to use as suspension liquid a solution silicate or a silica liquor or any other liquid likely to react after injection with solid product in the form of particles.
The deflocculant that is added to the suspension of solid particles can be constituted for example by melamine resins, naphthalene sulfonates from sodium polyphosphate, alkylnaphthalene sulfonate sodium, sodium alkylsulfonate or polyacrylate of am ~ onium.
The present invention also relates to suspensions of solid products in the form of particles obtained by the process which has just been described.
In order to better understand the invention, we will now describe it by way of illustration and without no limitation several modes of implementation according to the following examples:
Example 1 To make a grout consisting of an aqueous suspension cement intended to be injected into fine sand, the particle diameters are between 0 and 0.3 mm, we proceed as follows:
We spread 500 kg of CLK 45 cement in 830 liters of water contained in a high turbulence mixer.
The mixing is continued for approximately 3 minutes after which is added between 2.5 and 7.5 kg of a melamine resin which plays the role of deflocculant and we continue the agitation ...... ~ ^
.
~ 2,639 ~ 0 - 3b -for about 2 mlnutes.
The mixture thus prepared is placed in a tank of
2 mètres carrés de section qui est munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm au dessous de la surface du liquide que l'on laisse sédimenter pendant 1 heure.
On ouvre ensuite le robinet de vidange et on récupère 500 litres de coulis qui contiennent entre 30 et 35% des 500 Kg de ciment initialement utilisés.
Les particules de ciment contenues dans ce coulis ont une dimension comprise entre 0 et 10 microns alors que dans le ciment utilisé initialement, les dimensions des particules étaient comprises entre 0 et 100 microns.
Le coulis ainsi obtenu est stocké dans un bac muni d'agitateurs. Il peut être alors injecté par des procédés classiques, dans un sol constitué par un sable dont la granulométrie est comprise entre 0 et 0,3 mm.
.. .. ~ .. , ~ . .
-` ~Z6391~
Dans une variante du procédé, on limite le te~ps de sédimentation à
30 minutes et on soutire alors 500 litres de coulis contenant entre 50 et 55 % du poids initial de ciment avec des tailles de particules comprises entre 0 et 15 microns.
Exemple 2 Pour réaliser une suspension aqueuse de silice destinée à être injectée dans un sol fin dont la granulométrie est comprise entre 0 et 0,3 cm, on disperse 300 kg de poudre de silice ayant une granulométrie de 0 3 50 microns dans 1 metre cube d'eau contenu dans un malaxeur à haute turbulence. Le mélange est malaxé pendant environ 3 minutes, puis on ajoute 3 a 9 kg de défloculant constitué par exemple par du naphtalène sulfonate.
La solution est placée ensuite dans une cuve de 2 ~ètres carrés de surface munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm de la surface du liquide.
Après un temps de sédimentation de 3 heures, on soutire la suspension qui est située au dessus du robinet.
Alors que la suspension initiale a une densité de 1,147, la suspension soutiree a une dens~té comprise entre 1,120 et 1,125. El;e peut être facilement injectee dans le sol fin tel que celui de l'exemple 1 et le rend étanche.
A titre de comparaison, il est impossible d'injecter la suspension initiale, car elle s'autofiltre.
Au contraire, la suspension obtenue selon l'invention s'injecte très facilement et sous faible pression. Les pores du terrain sont alors obstrués par la poudre de silice et le sol devient etanche.
EY.emple 3 Pour réaliser une injection d'un mélange en suspension de poudre de silice et de poudre de carbonate de calcium dans un sol fin, on opère co~me suit :
On prepare tout d'abord une suspension de poudre de si~ice comme décrit à l'exemple 2.
Par ailleurs, on place ensuite dans un malaxeur à haute turbulence 300 kg de poudre de marbre broyé (CaCo3) en suspension dans 1000 litres d'eau.
On a~oute 6 kg de naphtalène agissant comme défloculant et on iaisse sédimenter pendant environ 3/4 d'heure à 1 heure, puis on soutire les 25 cm de suspension qui sont en dessous du niveau de la surface initi~le.
La granulométrie du carbonate de calcium initla]ement utilisé est comprise entre 0 et 50 microns et la densité initiale de la suspension est de 1,16 à 1,18.
~Z63910 s ~ans la suspension obtenue conformément à l'invention, ]2 granulométrie du carbonate de calcium est comprise entre 0 et 20 microns, la densité est d'environ 1,14 à 1,16.
On mélange les deux suspensions qui ont été obtenues comme indiqué
ci-dessus, par volumes égaux et on injecte ce mélange dans un terrain constitué par du sable fin dont la granulomètrie est comprise entre O et 0,3 mm.
On obtient de cette manière un sable étanche et résistant.
Dans une variante, les deux suspensions peuvent être in~ectées successivement dans le sol Exemple 4 Pour réaliser une suspension de poudre de carbonate de calcium dans une solution de silice ou de silicate de soude qui est in~ectable dans un sol fin, on opère co~me suit :
On prépare tout d'abord une suspenslon de carbonate de calcium comme décrit à 1'exemple 3 ci-dessus, puis on mélange cette suspension avec une solution de silicate de soude ou de liqueur de silice contenant 10 à 25 ~
en poids de silice Si0~ à raison de un volume de la suspension de carbonate de calcium pour un 0,5 à 1,5 volume de silicate ou de liqueur de silice.
On injecte le mélange ainsi obtenu dans un sol cor.stitué par des particules comprises entre O et 0,3 mm et on obcient un sol étanche et résistant.
Il esc bien evident que les modes de realisation qui ont été
décrits ci-dessus ne préser.tent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toute ~odification désirable sar.s pour cela sortir du cadre de l'invention ~-~/'D/DCP - CDE 30752 2 square meters of section which is provided with a tap drain located 25 cm below the surface of the liquid which are left to sediment for 1 hour.
Then open the drain valve and recovers 500 liters of grout which contains between 30 and 35% of the 500 kg of cement initially used.
The cement particles contained in this grout have a dimension between 0 and 10 microns while in the cement used initially, the dimensions of particles were between 0 and 100 microns.
The grout thus obtained is stored in a container provided agitators. It can then be injected by methods classics, in a soil made up of sand, the particle size is between 0 and 0.3 mm.
.. .. ~ .., ~. .
-` ~ Z6391 ~
In a variant of the method, the te ~ ps of sedimentation is limited to 30 minutes and then draw off 500 liters of grout containing between 50 and 55% of the initial weight of cement with particle sizes included between 0 and 15 microns.
Example 2 To make an aqueous suspension of silica intended to be injected into fine soil with a particle size between 0 and 0.3 cm, 300 kg of silica powder are dispersed with a particle size of 0 3 50 microns in 1 cubic meter of water contained in a high mixer turbulence. The mixture is kneaded for approximately 3 minutes, then 3 a 9 kg of deflocculant consisting for example of naphthalene sulfonate.
The solution is then placed in a tank of 2 ~ square meters of surface fitted with a drain valve 25 cm from the surface of the liquid.
After a sedimentation time of 3 hours, the water is withdrawn suspension which is located above the tap.
While the initial suspension has a density of 1.147, the suspension racked at a density ~ t between 1.120 and 1.125. El; e can be easily injected into fine soil such as that of Example 1 and the makes it waterproof.
For comparison, it is impossible to inject the suspension initial because it self-filters.
On the contrary, the suspension obtained according to the invention is injected very easily and under low pressure. The pores of the ground are then clogged with silica powder and the soil becomes waterproof.
EY.ample 3 To inject a suspension mixture of powdered silica and calcium carbonate powder in fine soil, we operate co ~ me follows:
First prepare a suspension of Si ~ ice powder as described in Example 2.
In addition, a high turbulence mixer is then placed 300 kg of ground marble powder (CaCo3) suspended in 1000 liters of water.
We have ~ 6 kg of naphthalene acting as a deflocculant and I let sediment for about 3/4 of an hour to 1 hour, then we rack the 25 cm of suspension which are below the level of the initial surface.
The particle size of the calcium carbonate initially used is between 0 and 50 microns and the initial density of the suspension is 1.16 to 1.18.
~ Z63910 s ~ years the suspension obtained in accordance with the invention,] 2 particle size of calcium carbonate is between 0 and 20 microns, the density is about 1.14 to 1.16.
The two suspensions which have been obtained are mixed as indicated above, in equal volumes and this mixture is injected into a ground consisting of fine sand with a particle size between O and 0.3 mm.
In this way, a waterproof and resistant sand is obtained.
Alternatively, the two suspensions can be in ~ ectected successively in the ground Example 4 To make a suspension of calcium carbonate powder in a solution of silica or sodium silicate which is in ~ ectable in a soil end, we operate as follows:
First prepare a suspenslon of calcium carbonate as described in Example 3 above, then this suspension is mixed with a solution of sodium silicate or silica liquor containing 10 to 25 ~
by weight of silica Si0 ~ in proportion to a volume of the carbonate suspension of calcium for 0.5 to 1.5 volumes of silicate or silica liquor.
The mixture thus obtained is injected into a soil made up of particles between 0 and 0.3 mm and we obtain a waterproof floor and resistant.
It is obvious that the embodiments which have been described above are in no way limiting and that they may receive any ~ desirable modification sar.s for that to go outside the framework of the invention ~ - ~ / 'D / DCP - CDE 30752