CA2740641C - Utilisation comme agent ameliorant la maniabilite d'une formulation aqueuse a base de liants hydrauliques, d'un copolymere (meth)acrylique peigne et d'un epaississant acrylique associatif - Google Patents

Utilisation comme agent ameliorant la maniabilite d'une formulation aqueuse a base de liants hydrauliques, d'un copolymere (meth)acrylique peigne et d'un epaississant acrylique associatif Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne l'utilisation, dans la fabrication d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, de combinaison entre au moins un copolymère peignes disposant d'un squelette (méth)acrylique, sur lequel sont greffées des chaînes latérales terminées par un groupement hydrophile, et au moins un polymère acrylique de type ASE (émulsion alcali soluble). On parvient à améliorer la maniabilité de ladite formulation, sans provoquer de phénomène de ségrégation.

Description

UTILISATION COMME AGENT AMELIORANT LA MANIABILITE D'UNE
FORMULATION AQUEUSE A BASE DE LIANTS HYDRAULIQUES, D'UN
COPOLYMERE (METH)ACRYLIQUE PEIGNE ET D'UN EPAISSISSANT
ACRYLIQUE ASSOCIATIF
La présente invention concerne le secteur des additifs qui sont mis en oeuvre dans les formulations aqueuses à base de liants hydrauliques, tels que des ciments, des bétons ou encore des mortiers, en vue d'améliorer leur maniabilité. Les plus performants parmi ces agents de maniabilité sont aujourd'hui des polymères de structure peigne, disposant d'un squelette de nature (méth)acrylique sur lequel sont greffés des monomères disposant de fonctions hydrophiles du type alcoxy ou hydroxy polyakylène glycol. Ces polymères sont par la suite désignés sous l'expression de polymères peigne (méth)acryliques hydrophiles .
Cependant, on ne pouvait jusqu'alors exploiter leur potentiel de manière optimale : en voulant surdoser ces additifs, on faisait chuter les propriétés mécaniques de la formulation, et on observait même parfois une ségrégation c'est-à-dire une séparation physique entre les différents constituants du mélange.
La présente invention, qui repose sur la combinaison de ces polymères peigne (méth)acrylique disposant d'un monomère greffé avec une fonction hydrophile, avec un épaississant acrylique associatif de type ASE (émulsion alcali soluble), permet de palier avantageusement à cet inconvénient. On parvient dès lors à maintenir la maniabilité
d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, sans phénomène de ségrégation ni perte de propriétés mécaniques et ce, sur des durées supérieures à
3 heures.
Diminuer la quantité d'eau dans les formulations contenant des liants hydrauliques, sans -pour autant altérer leur fluidité, est essentiel : on parvient ainsi à doper leurs propriétés mécaniques. Pour ce faire, l'homme du métier développe depuis de nombreuses années des additifs appelés agents réducteurs d'eau encore désignés sous les expressions agents fluidifiants , plastifiants et superplastifiants .
2 Historiquement, les premiers d'entre eux ont été des lignosulfonates comme décrit dans le document US 3 772 045, puis on a mis en oeuvre des polycondensats de formaldéhyde et de naphtalène ou mélamine sulfonates, comme illustré dans les documents US 3 359 225 et US 4 258 790.
Une fois adsorbés à la surface des particules de ciment, ces polymères qui sont chargés négativement provoquent un phénomène de répulsion électrostatique, qui est à
l'origine du mécanisme de dispersion des particules cimentaires ; ils requièrent un dosage de l'ordre de 0,4 % en poids sec de polymère par rapport au poids sec de ciment, comme enseigné dans le document Superplasticizers for extending workability (International Conference on superplasticizers and other chemical admixtures in concrete, Sorrento Italy, October 29-November 1, 2006, supplementary paper, Ed. Malhotra, American Concrete Institute, pp.
263-277).
Une nouvelle famille d'agents fluidifiants, plus performante, a ensuite vu le jour : celle des polymères carboxyliques de type peigne, disposant d'un squelette en général de nature (méth)acrylique, sur lequel sont greffées des chaînes latérales hydrophiles qui disposent de fonctions alcoxy ou hydroxy polyakylène glycol.
Ce pouvoir fluidifiant amélioré s'explique par l'existence d'un mécanisme de répulsion stérique lié à la présence des chaînes latérales, qui se superpose au phénomène de répulsion électrostatique induit par les groupements carboxyliques anioniques. Cette amélioration se traduit par la possibilité de mettre en oeuvre une quantité inférieure de polymère (de l'ordre de 0,2 % en poids sec par rapport au poids sec de ciment) pour une consistance comparable à
celle obtenue avec les produits de première génération.
Toutefois, aux dosages tels que décrits auparavant, aucun de ces produits de l'art antérieur ne permet de résoudre un problème technique crucial pour l'homme du métier :
celui de la rétention de la maniabilité sur de très longues périodes, notamment supérieures à 3 heures.
3 La maniabilité est définie dans le document US 7 232 875 comme le temps pendant lequel on peut encore travailler une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques.
Cette grandeur est classiquement mesurée à partir d'un test d'étalement (ou slump >> en anglais) : on détermine la hauteur dont s'affaisse un échantillon introduit dans un moule conique, lorsqu'on soulève ledit moule. Plus l'affaissement est important, meilleure est la maniabilité de la foimulation ; si ce caractère est maintenu dans le temps, on parle de rétention de maniabilité (ou slump retention >> en anglais).
L'homme du métier cherche à améliorer le caractère rémanent de cette maniabilité. En effet, il est fréquent de fabriquer un ciment ou un béton dans une usine, pour le transporter ensuite sur le chantier où il doit être mis en oeuvre : pendant ce trajet qui peut durer plusieurs heures, la maniabilité de la formulation ne doit pas être altérée, sans quoi celle-ci n'est plus manipulable. On doit avoir recours alternativement à une nouvelle addition d'agent fluidifiant sur le lieu de mise en uvre (cette opération est impossible si la formulation a commencé à prendre ), ou à des injections successives pendant le transport : la logistique et le coût supplémentaire induit sont des inconvénients majeurs à l'encontre de telles solutions.
Pour maintenir sur de longues périodes la maniabilité de ces formulations, l'homme du métier a instinctivement cherché à surdoser la quantité d'agent fluidifiant mis en oeuvre, et notamment d'agent fluidifiant du type polymère (méth)acrylique peigne hydrophile. De ce surdosage, il escomptait prolonger la durée d'action dudit agent. Or, comme bien connu désormais dans ce domaine d'activité, cette surdose conduit à
une fluidification initiale trop importante.
Par conséquent, l'effet fluidifiant joue à l'encontre du mécanisme de dispersion : la répartition des constituants n'est plus homogène dans la formulation, ce qui impacte négativement ses propriétés mécaniques. Dans certains cas, le pouvoir fluidifiant initial est si marqué qu'il conduit à une ségrégation c'est-à-dire à une séparation physique des différents constituants du milieu. Cette problématique est relatée dans le document WO 2007 / 047407.
4 Dans l'impossibilité de surdoser les agents fluidifiants de l'art antérieur, et notamment les polymères (méth)acryliques peigne hydrophiles, l'homme du métier a su mettre au point des solutions alternatives, de manière à obtenir un pouvoir fluidifiant initial satisfaisant et une bonne maniabilité dans le temps, sans effets indésirables de perte de propriétés mécaniques ou de ségrégation.
Ainsi, le document WO 2007 / 047407 propose la solution évidente d'ajouter à
la formulation un agent retardateur de prise, ce qui n'est pas sans poser de nouveaux problèmes : l'agent constitue en tant que tel un nouvel additif à ajouter dans la formulation, son dosage doit être optimisé en fonction de la quantité de fluidifiant mis en uvre, et la maniabilité résultante n'est plus stable au-delà de deux heures.
D'autres solutions consistent en des modifications portant sur la composition des polymères (méth)acryliques peignes hydrophiles de l'art antérieur ; elles présentent néanmoins l'inconvénient d'être focalisées sur des structures chimiques très sélectives, et aucune d'elles ne conduit à un maintien de la maniabilité sur plus de trois heures. En outre, elles sont toutes basées sur des modifications structurales, visant à
prolonger dans le temps l'effet fluidifiant du polymère utilisé. A cet égard, le document Superplasticizers for extending workability déjà cité, enseigne de greffer des chaînes latérales plus ou moins longues sur le squelette principal (méth)acrylique :
celles-là
s'hydrolysent progressivement en fonction de leur longueur, ce qui maintient l'effet dispersant dans le temps (jusqu'à 2 heures et demi selon la figure 4).
Parallèlement, le document Development of new superplasticizer providing ultimate workability (8th CANMET, Superplasticizers and other chemical admixtures in concrete, 2008, Ed. Malhotra, American Concrete Institute, pp. 31-49) propose de multiplier le nombre de ramifications hydrophiles d'un polymère (méth)acrylique peigne par ajout d'un comonomère carboxylique difonctionnel sur le squelette principal : on parvient à une meilleure adsorption du polymère à la surface des particules de ciment, et donc à une maniabilité stable pendant au moins une heure et demi selon le tableau 5.
5 PCT/1B2009/007589 Enfin, le document development of slump-loss controlling agent with minimal setting retardation (7th CANMET, Superplasticizers and other ehemical admixtures in concrete, 2003, Ed. Malhotra, American Concrete Institute, pp. 127441) décrit un polymère peigne dont les monomères latéraux hydrophiles possèdent des fonctions 5 esters qui s'hydrolysent plus lentement : on parvient à assurer une bonne maniabilité
pendant 2 heures et demi.
Poursuivant ses recherches en vue de fournir un additif permettant de maintenir un bon degré de fluidité initiale aux formulations aqueuses à base de liants hydrauliques dans lesquelles ils sont incorporés, tout en maintenant leur maniabilité sans altérer leurs propriétés mécaniques ni provoquer des phénomènes de ségrégation, la Demanderesse a mis au point l'utilisation de nouveaux additifs résultant du mélange d'un copolymère (méth)acrylique peigne hydrophile selon l'art antérieur et d'épaississants acryliques associatifs de type ASE.
Les épaississants de type ASE (Alkali Swellable Emulsion ou émulsion alcali soluble) désignent des épaississants en émulsion qui sont des copolymères de l'acide (méth)acrylique avec un ester de ces acides. La Demanderesse indique que de tels épaississants sont différents des polymères de type HASE (Hydrophobically modified Alkali Swellable Emulsion ou émulsion alcali soluble et modifiée hydrophobiquement) qui désignent des épaississants en émulsion qui sont des copolymères à base d'acide (méth)acrylique, d'un ester de ces acides et d'un monomère hydrophobe.
Les mécanismes d'action de ces produits diffèrent. Les polymères de type ASE, sous forme de dispersions à l'état acide, ne deviennent solubles qu'a l'état neutralisé. En neutralisant le milieu, on induit un mécanisme de répulsion ionique entre les différents groupements carboxylates portés par la chaîne polymérique. Ces groupements ionisés polarisent de grande quantité de molécules d'eau ce qui provoque l'augmentation de la viscosité du milieu. En plus du phénomène ionique et polarisant précité, les polymères de type HASE mettent en jeu des interactions entre leurs groupements hydrophobes, ce qui contribue aussi à épaissir le milieu.
6 De manière toute à fait inattendue, lorsqu'on met en oeuvre dans une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques ces épaississants de type ASE en présence d'un copolymère (méth)acrylique peigne hydrophile, on parvient à augmenter très largement la dose de copolymère peigne hydrophile mis en oeuvre par rapport à l'art antérieur et ce, sans ségrégation ni altération des propriétés mécaniques : on atteint des quantités supérieures à 0,6 % en poids sec dudit copolymère par rapport au poids sec de ciment.
Ce faisant, on augmente de manière inégalée jusqu'alors le temps de maniabilité de la formulation : on atteint des valeurs supérieures à trois heures, telles que mesurées à
partir d'un test classique d'affaissement.
Aussi, un premier objet de l'invention consiste en l'utilisation, comme agent améliorant la maniabilité d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques :
a) d'au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxy polyalkylène glycol, b) d'au moins un polymère acrylique de type ASE.
Dans une première variante, cette utilisation comme agent améliorant la maniabilité
d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère peigne a) et ledit polymère acrylique b), sont introduits de manière séparée dans ladite formulation aqueuse.
Dans une deuxième variante, cette utilisation comme agent améliorant la maniabilité
d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère peigne a) et ledit polymère acrylique b), sont introduits sous forme d'un mélange. -Selon cette variante, le mélange présente une teneur en matière sèche comprise entre 10 % et 50 % de son poids total.
7 Selon cette variante, le mélange présente une teneur en poids sec de copolymère peigne a) comprise entre 5 % et 95 %, préférentiellement entre 10 % et 90 % de sa matière sèche totale.
Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère peigne a) est constitué
de, exprimé en pourcentage en poids de chacun de ses monomères, la somme de ces pourcentages étant égale à 100 %:
al) de 5 % à 30 % d'acide (méth)acrylique, a2) de 70 % à 95 % d'au moins un monomère de formule (I) :

R' ¨m- ¨ n--(I) dans laquelle:
- m, n, p et q sont des entiers et m, n, p sont inférieurs à 150, q est supérieur à 0 et au moins un entier parmi m, n et p est non nul, - R est un radical comportant une fonction insaturée polymérisable, appartenant préférentiellement au groupe des vinyliques ainsi qu'au groupe des esters acrylique, méthacrylique, maléique, ainsi qu'au groupe des insaturés uréthannes tels que les acryluréthanne, méthacryluréthanne, a-a' diméthyl-isopropényl-benzyluréthanne, allyluréthanne, de même qu'au groupe des éthers allyliques ou vinyliques substitués ou non, ou encore au groupe des amides ou des imides éthyléniquement insaturées, - R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent des atomes d'hydrogène ou des groupements alkyls, - R' représente l'hydrogène ou un radical hydrocarboné ayant 1 à 40 atomes de carbone, ou un groupement ionique ou ionisable tel qu'un phosphate, un phosphonate, un sulfate, un sulfonate, un carboxylique, ou encore une amine = CA 02740641 2016-10-21
8 - primaire, secondaire ou tertiaire, ou un ammonium quaternaire, a3) de 0 % à 25 % d'au moins un monomère différent des monomères al) et a2), et qui est préférentiellement un ester, une amide, un éther, un monomère styrénique, un monomère cationique, un monomère sulfoné, un monomère phosphaté, et qui est très préférentiellement l'acrylate d'éthyle.
Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que lesdits polymères acryliques b) de type ASE
sont constitués d'acide (méth)aerylique et d'un ester de cet acide.
Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont obtenus par polymérisation radicalaire en solution, en émulsion directe ou inverse, en suspension ou précipitation dans des solvants, en présence de systèmes catalytiques et d'agents de transfert, ou encore par polymérisation radicalaire contrôlée et préférentiellement par polymérisation contrôlée par des nitroxydes (NMP) ou par des cobaloxymes, par polymérisation par transfert d'atome radicalaire (ATRP), par polymérisation radicalaire contrôlée par des dérivés soufrés, choisis parmi des carbamates, des dithioesters ou des trithiocarbonates (RAFT) ou des xanthates.
Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont distillés, après polymérisation.
Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont séparés en plusieurs phases, selon des procédés statiques ou dynamiques de séparation, par un ou plusieurs solvants polaires appartenant préférentiellement au groupe constitué par l'eau, le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, les butanols, l'acétone, le tétrahydrofurane ou leurs mélanges.
9 Cette utilisation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont totalement ou partiellement neutralisés par un ou plusieurs agents de neutralisation disposant d'un cation monovalent ou polyvalent, lesdits agents étant choisis préférentiellement parmi l'ammoniaque ou parmi les hydroxydes et / ou oxydes de calcium, de magnésium, ou parmi les hydroxydes de sodium, de potassium, de lithium, ou parmi les amines primaires, secondaires ou tertiaires aliphatiques et / ou cycliques telles que préférentiellement la stéarylamine, les éthanolamines (mono-, di-, triéthanolamine), la mono et diéthylamine, la cyclohexylamine, la méthylcyclohexylamine, l'amino méthyl propanol, la morpholine, et de manière préférentielle en ce que l'agent de neutralisation est choisi parmi la triéthanolamine et l'hydroxyde de sodium.
Cette utilisation comme agent améliorant la maniabilité d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques est aussi caractérisée en ce que ladite formulation est un ciment, un mortier, un béton ou un coulis, et préférentiellement un béton.
Cette utilisation, comme agent améliorant la maniabilité d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques :
a) d'au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxypolyalkylène glycol, b) d'au moins un polymère acrylique de type ASE, est aussi caractérisée en ce que ladite formulation aqueuse à base de liants hydrauliques contient de 0,1 % à 2 %, préférentiellement de 0,2 % à 1 % , très préférentiellement de 0,4 %
à 0,8 % en poids sec des constituants a) et b) par rapport au poids sec de liant hydraulique.

9a Selon un mode de réalisation, l'invention consiste en l'utilisation, comme agent améliorant la maniabilité d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, la formulation étant un ciment, un mortier, un béton ou un coulis :
a) d'au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxy polyalkylène glycol, ledit au moins un copolymère peigne a) étant constitué, exprimé en pourcentage en poids de chacun de ses monomères, la somme de ces pourcentages étant égale à
100 %:
al) de 5 % à 30 % d'acide (méth)acrylique, a2) de 70 % à 95 % d'au moins un monomère de formule (I) :
Ri R2 ¨ m¨ ¨ n--(I) dans laquelle :
-m, n, p et q sont des entiers et m, n, p sont inférieurs à 150, q est supérieur à 0 et au moins un entier parmi m, n et p est non nul, - R est un radical comportant une fonction insaturée polymérisable choisi parmi le groupe des vinyliques, le groupe des esters acrylique, méthacrylique ou maléique, le groupe des insaturés uréthannes, de même que le groupe des éthers allyliques ou vinyliques substitués ou non, ou encore le groupe des amides ou des imides éthyléniquement insaturées ;
- Ri et R2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment des atomes d'hydrogène ou des groupements alkyles, 9b - R' représente l'hydrogène ou un radical hydrocarboné ayant 1 à 40 atomes de carbone, ou un groupement ionique ou ionisable, ou encore une amine primaire, secondaire ou tertiaire, ou un ammonium quaternaire, et a3) de 0 % à 25 % d'au moins un monomère différent des monomères al) et a2), ledit au moins un monomère étant un ester, une amide, un éther, un monomère styrénique, un monomère cationique, un monomère sulfoné ou un monomère phosphaté ;
et b) d'au moins un polymère acrylique de type ASE constitué d'acide (méth)acrylique et d'un ester de cet acide.
Un autre objet de l'invention consiste en une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, contenant comme agent améliorant sa maniabilité :

a) au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxy polyalkylène glycol, 5 b) au moins un polymère acrylique de type ASE.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce que ledit copolymère peigne a) est constitué de, exprimé en pourcentage en poids de chacun de ses monomères, la somme
10 de ces pourcentages étant égale à 100 %:
al) de 5 % à 30 % d'acide (méth)acrylique, a2) de 70 % à 95 % d'au moins un monomère de formule (I) :
Ri R2 n dans laquelle :
- m, n, p et q sont des entiers et m, n, p sont inférieurs à 150, q est supérieur à 0 et au moins un entier parmi m, n et p est non nul, - R est un radical comportant une fonction insaturée polymérisable, appartenant préférentiellement au groupe des vinyliques ainsi qu'au groupe des esters acrylique, méthacrylique, maléique, ainsi qu'au groupe des insaturés uréthannes tels que les acryluréthanne, méthacryluréthanne, a-a' diméthyl-isopropényl-benzyluréthanne, allyluréthanne, de même qu'au groupe des éthers allyliques ou vinyliques substitués ou non, ou encore au groupe des amides ou des imides éthyléniquement insaturées, - R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent des atomes d'hydrogène ou des groupements alkyls, = CA 02740641 2016-10-21 1.1 -R' représente l'hydrogène ou un radical hydrocarboné ayant 1 à 40 atomes de carbone, ou un groupement ionique ou ionisable tel qu'un phosphate, un phosphonate, un sulfate, un sulfonate, un carboxylique, ou encore une amine primaire, secondaire ou tertiaire, ou un ammonium quaternaire, a3) de 0 % à 25 % d'au moins un monomère différent des monomères al) et a2), et qui est préférentiellement un ester, une amide, un éther, un monomère styrénique, un monomère cationique, un monomère sulfoné, un monomère phosphaté, et qui est très préférentiellement l'acrylate d'éthyle.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce que lesdits polymères acryliques b) de type ASE
sont constitués d'acide (méth)acrylique et d'un ester de cet acide.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) peuvent être obtenus par polymérisation radicalaire en solution, en émulsion directe ou inverSe, en suspension ou précipitation dans des solvants, en présence de systèmes catalytiques et d'agents de transfert, ou encore par polymérisation radicalaire contrôlée et préférentiellement par polymérisation contrôlée par des nitroxydes (NMP) ou par des cobaloxymes, par polymérisation par transfert d'atome radicalaire (ATRP), par polymérisation radicalaire contrôlée par des dérivés soufrés, choisis parmi des carbamates, des dithioesters ou des trithiocarbonates (RAFT) ou des xanthates.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont distillés, après polymérisation.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont séparés en plusieurs phases, selon des procédés statiques ou dynamiques de séparation, par un ou plusieurs solvants polaires appartenant préférentiellement au groupe constitué par l'eau, le méthanol, l'éthanol, le propanol, l'isopropanol, les butanols, l'acétone, le tétrahydrofurane ou leurs mélanges.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce que le copolymère peigne a) et le polymère acrylique b) sont totalement ou partiellement neutralisés par un ou plusieurs agents de neutralisation disposant d'un cation monovalent ou polyvalent, lesdits agents étant choisis préférentiellement parmi l'ammoniaque ou parmi les hydroxydes et / ou oxydes de calcium, de magnésium, ou parmi les hydroxydes de sodium, de potassium, de lithium, ou parmi les amines primaires, secondaires ou tertiaires aliphatiques et / ou cycliques et préférentiellement la stéarylamine, les éthanolamines (mono-, di-, triéthanolamine), la mono et diéthylamine, la cyclohexylamine, la méthylcyclohexylamine, l'amino méthyl propanol, la morpholine, et de manière préférentielle en ce que l'agent de neutralisation est choisi parmi la triéthanolamine et l'hydroxyde de sodium.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce qu'elle est un ciment, un mortier, un béton ou un coulis, et préférentiellement un béton.
Cette formulation est aussi caractérisée en ce qu'elle contient de 0,1 % à 2 %, préférentiellement de 0,2 % à 1 % , très préférentiellement de 0,4 % à 0,8 %
en poids sec des constituants a) et b) par rapport au poids sec de liant hydraulique.
Selon un mode de réalisation, l'invention consiste en une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, la formulation étant un ciment, un mortier, un béton ou un coulis et comprenant comme agent améliorant sa maniabilité :
a) au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxy polyalkylène glycol, ledit au moins un copolymère peigne a) étant constitué, exprimé en pourcentage 12a en poids de chacun de ses monomères, la somme de ces pourcentages étant égale à
100 %:
al) de 5 ()/0 à 30 % d'acide (méth)acrylique, a2) de 70 % à 95 % d'au moins un monomère de formule (I) :
Ri R2 R' - -(I) dans laquelle :
- m, n, p et q sont des entiers et m, n, p sont inférieurs à 150, q est supérieur à 0 et au moins un entier parmi m, n et p est non nul, - R est un radical comportant une fonction insaturée polymérisable choisi parmi le groupe des vinyliques, le groupe des esters acrylique, méthacrylique ou maléique, le groupe des insaturés uréthannes, de même que le groupe des éthers allyliques ou vinyliques substitués ou non, ou encore le groupe des amides ou des imides éthyléniquement insaturées ;
- Ri et R2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment des atomes d'hydrogène ou des groupements alkyles, - R' représente l'hydrogène ou un radical hydrocarboné ayant 1 à 40 atomes de carbone, ou un groupement ionique ou ionisable, ou encore une amine primaire, secondaire ou tertiaire, ou un ammonium quaternaire, et a3) de 0 % à 25 % d'au moins un monomère différent des monomères al) et a2), ledit au moins un monomère étant un ester, une amide, un éther, un monomère styrénique, un monomère cationique, un monomère sulfoné ou un monomère phosphaté ;

= CA 02740641 2016-10-21 12b et b) au moins un polymère acrylique de type ASE constitué d'acide (méth)acrylique et d'un ester de cet acide.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 représente l'affaissement, en centimètres d'affaissement, en fonction du temps, en minutes.
La Figure 2 est une photo représentant la composition à l'état initial, une fois le cône d'Abraham retiré.

EXEMPLES
Dans tous les essais, la masse moléculaire des polymères mis en uvre dans les solutions aqueuses a), sont déterminées à partir d'une technique d'une technique de chromatographie d'exclusion stérique à multi-détection (CES 3D), comme indiquée dans le document FR 2 917 091.
Celle des polymères mis en oeuvre dans les solutions aqueuses b), sont déterminées à
partir d'une technique d'une technique de chromatographie d'exclusion stérique, comme indiquée dans le document FR 2 907 347.
Exemple 1 Les polymères mis en oeuvre sont obtenus par des techniques de polymérisation bien connues de l'homme du métier.
Dans tous les essais, on commence par introduire dans un malaxeur à béton électrique de type maçonnerie (volume d'environ 100 litres) 22 kg de granulats de type 10/20 et kg de sable de type 0/4, qu'on mélange pendant 30 secondes.
20 Ensuite, on introduit 6,5 kg de ciment de type CEM I 52,4 PM ES; ceci correspond à
l'origine des temps.
Les matières sèches sont mélangées pendant 1 minute.
On ajoute alors une certaine quantité d'une solution aqueuse contenant le produit selon l'art antérieur ou selon l'invention.
25 On continue à mélanger le tout pendant 7 minutes.
On mesure alors l'affaissement avec un cône d'Abraham selon la méthode décrite dans la norme AFNOR EN 12350-2. Cette première mesure correspond à la valeur de l'affaissement initial, dont on suit l'évolution au cours du temps.
Les valeurs de l'affaissement ont été représentées sur la figure 1, en centimètres d'affaissement en fonction du temps en minutes.

La courbe pointillé aux symboles ronds est relative à l'essai 1 selon l'art antérieur où il est nécessaire de rajouter du produit pour compenser la perte de maniabilité
(relative à la mesure d'affaissement).
La courbe pointillé aux symboles carrés est relative à l'essai 2 selon l'art antérieur où on surdose le produit.
La courbe pleine aux symboles ronds est relative à l'essai 3 selon l'invention qui met en uvre deux produits introduits séparément.
La courbe pleine aux symboles carrés est relative à l'essai 4 selon l'invention qui met en uvre deux produits introduits en mélange.
Essai n 1 Cet essai illustre l'art antérieur et met en uvre 0,065 kg d'une solution aqueuse (à
40 % en poids) d'un copolymère peigne hydrophile, de masse moléculaire en poids égale à 40 000 gimol, constitué de (en poids) :
al) de 10 % d'acide méthacrylique, a2) de 90 % d'un monomère de formule (I) dans laquelle :
m + n + p = 56, q = 1, R est la fonction méthacrylate, R1 et R2 désignent le groupe méthyle, R' désigne l'hydrogène.
Dans cet essai, la dose de produit (polymère peigne hydrophile) mise en oeuvre est donc de 0,40 % en poids sec de copolymère par rapport au poids sec de ciment, ce qui correspond à la dose habituellement utilisée par l'homme du métier.
En suivant l'évolution de l'affaissement au cours du temps (voir la courbe en trait pointillé symbole rond de la figure 1), on constate une diminution de celui-ci, c'est-à-dire une perte de maniabilité très marquée.
Au bout de 2 heures, on a cherché à palier à cette diminution en ajoutant 0,035 kg de la même solution aqueuse contenant le même copolymère : la dose de celui-ci devient alors égale à 0,62 % en poids sec de copolymère par rapport au poids sec de ciment.

On observe en effet un regain de maniabilité. Il a cependant fallu rajouter du produit :
ceci représente d'une part une logistique complexe à développer à l'échelle industrielle, et d'autre part une modification intermédiaire (et donc non souhaitée) de la composition de béton.

Essai n 2 Cet essai illustre l'art antérieur et met en uvre 0,1 kg de la même solution aqueuse que celle mise en uvre au cours de l'essai 1.
10 Dans ce cas, la totalité de ladite solution est introduite au début de l'essai. La dose de produit (polymère peigne hydrophile) mis en oeuvre est égale à 0,62 % en poids sec de copolymère par rapport au poids sec de ciment : ceci illustre un essai de surdosage comme parfois pratiqué dans l'art antérieur.
D'une part, on note que la maniabilité est moins importante que celle obtenue avec les 15 produits selon l'invention (voir figure 1).
D'autre part, comme le montre la figure 2 qui est une photo représentant la composition à l'instant initial, une fois le cône d'Abraham retiré, il apparaît un phénomène très marqué de ségrégation, rédhibitoire pour l'homme du métier.
Essai n 3 Cet essai illustre l'invention et met en uvre 0,120 kg au total, dont :
a) 90 % en poids de la même solution aqueuse que celle mise en oeuvre dans l'essai 1, b) 10 % en poids d'une solution aqueuse d'un polymère acrylique de type ASE (à
35 %
en poids), de masse moléculaire en poids égale à 40 000 g/mol et constitué de, en poids :
bl) 55 % d'acide méthacrylique, b2) 45 % d'acrylate d'éthyle, ces deux solutions a) et b) étant introduites initialement, mais de manière séparée.
Dans cet essai, on met donc en uvre 0,66 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.

Essai n 4 Cet essai illustre l'invention et met en uvre 0,120 kg d'une solution aqueuse, contenant :
a) 90 % en poids de la solution aqueuse a) mise en oeuvre dans l'essai 1, b) 10 % en poids de la solution aqueuse b) mise en oeuvre dans l'essai 3.
La solution aqueuse est introduite initialement, sous forme d'un mélange entre les solutions a) et b).
Dans cet essai, on met donc en uvre 0,66 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.
Les essais 3 et 4 ne conduisent à aucun phénomène de ségrégation : or, ils ont permis de surdoser la quantité de copolymère peigne hydrophile a) mis en oeuvre.
De plus, de manière tout à fait avantageuse, on obtient une maniabilité en tous points supérieure à celle obtenue pour l'art antérieur, sans ajout ultérieur de produit.
Enfin, cette maniabilité est tout à fait stable pendant 3 heures, ce qui n'avait jamais pu être obtenu auparavant.
Exemple 2 Dans tous les essais suivants on réalise un béton de la même manière que dans l'exemple 1.
On mesure alors l'affaissement avec un cône d'Abraham selon la méthode décrite dans la norme AFNOR EN 12350-2. Cette première mesure correspond à la valeur de l'affaissement initial Ao (cm). On réalise la même mesure à 180 minutes A180 (cm).
On vérifie qu'il n'y a pas ségrégation à l'origine des temps, et on évalue ensuite l'évolution de la valeur de l'affaissement après 180 minutes.

Les essais suivants mettent en oeuvre un mélange de 2 solutions aqueuses a) et b), le mélange étant introduit initialement comme dans l'exemple 1.
Essai n 5 Cet essai illustre l'invention et met en oeuvre 0,360 kg d'une solution aqueuse, contenant :
a) 90 % en poids d'une solution aqueuse (à 40 % en poids) d'un copolymère peigne hydrophile, de masse moléculaire en poids égale à 45 000 g/mol et constitué de (en poids) :
al) 10 % d'acide méthacrylique, a2) 90 % d'un monomère de formule (I) dans laquelle :
m + n + p = 56, q = 1, R est la fonction méthacrylate, R1 et R2 désignent le groupe méthyle, R' désigne l'hydrogène, b) 10 % en poids de la solution aqueuse b) mise en uvre dans l'essai 3, soit 2,0 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.
Essai n 6 Cet essai illustre l'invention et met en uvre 0,360 kg d'une solution aqueuse, contenant :
a) 90 % en poids d'une solution aqueuse (à 40 % en poids) d'un copolymère peigne hydrophile, de masse moléculaire en poids égale à 130 000 g/mol et constitué
de (en poids) :

al) 10 % d'acide méthacrylique, a2) 90 % d'un monomère de formule (I) dans laquelle :
m+n+p=56,q=1, R est la fonction méthacrylate, Ri et R2 désignent le groupe méthyle, R' désigne l'hydrogène, b) 10 % en poids de la solution aqueuse b) mise en oeuvre dans l'essai 3, soit 2,0 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.
Essai n 7 Cet essai illustre l'invention et met en oeuvre 0,360 kg d'une solution aqueuse, contenant :
a) 90 % en poids d'une solution aqueuse (à 40 % en poids) d'un copolymère peigne hydrophile, de masse moléculaire en poids égale à 74 000 g/mol et constitué de (en poids) :
al) 10 % d'acide méthacrylique, a2) 90 % d'un monomère de formule (I) dans laquelle :
m + n + p = 56, q = 1, R est la fonction méthacrylate, Ri et R2 désignent le groupe méthyle, R' désigne l'hydrogène, b) 10 % en poids de la solution aqueuse b) mise en oeuvre dans l'essai 3, soit 2,0 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.

Essai n 8 Cet essai illustre l'invention et met en oeuvre 0,2025 kg d'une solution aqueuse, contenant :
a) 80 % en poids de la solution aqueuse a) mise en uvre dans l'essai e 3, b) 20 % en poids de la solution aqueuse b) mise en oeuvre dans l'essai 3, soit 1,0 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.
Essai n 9 Cet essai illustre l'invention et met en uvre 0,180 kg d'une solution aqueuse, contenant :
a) 90 % en poids de la solution aqueuse a) mise en uvre dans l'essai n 5, b) 10 % en d'une solution aqueuse d'un polymère acrylique de type ASE (à 35 %
en poids) constitué de, en poids :
bl) 50 % d'acide méthacrylique, b2) 50 % d'acrylate d'éthyle, soit 1,0 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de ciment.
Essai n 10 Cet essai illustre l'invention et met en uvre 0,240 kg d'une solution aqueuse, contenant :

a) 90 % en poids de la solution aqueuse a) mise en oeuvre dans l'essai n 5, b) 10 % en d'une solution aqueuse d'un polymère acrylique de type ASE
constitué
de, en poids :

bl) 50 % d'acide méthacrylique, b2) 50 % d'acrylate d'éthyle, soit 1,0 % en poids sec de copolymère peigne hydrophile a) par rapport au poids sec de 10 ciment.
Aucun de ces nouveaux essais ne conduit à un phénomène de ségrégation.
Les valeurs de l'affaissement initial Ao (cm) et au bout de 3 heures A180 (cm) ont été
15 reportées dans le tableau 1, pour l'essai n 2 qui illustre l'art antérieur et pour les essais n 3 à 10 qui illustrent l'invention.
Essai n Art Antérieur (AA) Ao (cm) A180 (cm) Invention (IN) 3 IN 24 19,5 4 IN 24 18,5 Tableau 1 20 De manière tout à fait avantageuse par rapport à l'art antérieur, on est parvenu dans l'invention à augmenter la dose de la solution aqueuse a).

Il en découle une amélioration notable de la maniabilité initiale sans phénomène de ségrégation comme dans l'essai n 2.
Cette maniabilité reste améliorée, même après 3 heures, ce qui n'avait encore jamais été
observé.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1 - Utilisation, comme agent améliorant la maniabilité d'une formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, la formulation étant un ciment, un mortier, un béton ou un coulis :
a) d'au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxy polyalkylène glycol, ledit au moins un copolymère peigne a) étant constitué, exprimé en pourcentage en poids de chacun de ses monomères, la somme de ces pourcentages étant égale à 100 % :
a1) de 5 % à 30 % d'acide (méth)acrylique, a2) de 70 % à 95 % d'au moins un monomère de formule (I) :
dans laquelle :
- m, n, p et q sont des entiers et m, n, p sont inférieurs à 1 50, q est supérieur à 0 et au moins un entier parmi m, n et p est non nul, - R est un radical comportant une fonction insaturée polymérisable choisi parmi le groupe des vinyliques, le groupe des esters acrylique, méthacrylique ou maléique, le groupe des insaturés uréthannes, de même que le groupe des éthers allyliques ou vinyliques substitués ou non, ou encore le groupe des amides ou des imides éthyléniquement insaturées ;
- R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment des atomes d'hydrogène ou des groupements alkyles, - R' représente l'hydrogène ou un radical hydrocarboné ayant 1 à 40 atomes de carbone, ou un groupement ionique ou ionisable, ou encore une amine primaire, secondaire ou tertiaire, ou un ammonium quaternaire, et a3) de 0 % à 25 % d'au moins un monomère différent des monomères a1) et a2), ledit au moins un monomère étant un ester, une amide, un éther, un monomère styrénique, un monomère cationique, un monomère sulfoné ou un monomère phosphaté ;
et b) d'au moins un polymère acrylique de type ASE constitué d'acide (méth)acrylique et d'un ester de cet acide.
2 - Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le groupe des insaturés uréthannes comprend l'acryluréthanne, le méthacryluréthanne, le .alpha.-.alpha.' diméthyl-isopropényl-benzyluréthanne et l'allyluréthanne.
3 - Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un monomère différent des monomères a1) et a2) est l'acrylate d'éthyle.
4 - Utilisation l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont introduits de manière séparée dans ladite formulation aqueuse.
- Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont introduits sous forme d'un mélange.
6 - Utilisation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mélange présente une teneur en matière sèche comprise entre 10 % et 50 % de son poids total.
7 - Utilisation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que le mélange présente une teneur en poids sec dudit au moins un copolymère peigne a) comprise entre 5 %
et 95 % de sa matière sèche totale.
8 - Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont obtenus par polymérisation radicalaire en solution, en émulsion directe ou inverse, en suspension ou précipitation dans des solvants, en présence de systèmes catalytiques et d'agents de transfert, ou encore par polymérisation radicalaire contrôlée, par polymérisation par transfert d'atome radicalaire (ATRP) ou par polymérisation radicalaire contrôlée par des dérivés soufrés choisis parmi des carbamates, des dithioesters, des trithiocarbonates (RAFT) et des xanthates.
9 - Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont distillés après polymérisation.
- Utilisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont séparés en plusieurs phases, selon des procédés statiques ou dynamiques de séparation, par un ou plusieurs solvants polaires.
11 - Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont totalement ou partiellement neutralisés par un ou plusieurs agents de neutralisation disposant d'un cation monovalent ou polyvalent.
12 - Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que ladite formulation aqueuse à base de liants hydrauliques contient de 0,1 % à 2 % en poids sec des constituants a) et b) par rapport au poids sec de liant hydraulique.
13 - Formulation aqueuse à base de liants hydrauliques, la formulation étant un ciment, un mortier, un béton ou un coulis, comprenant comme agent améliorant sa maniabilité :

a) au moins un copolymère (méth)acrylique peigne disposant d'au moins une chaîne latérale portant au moins un groupement hydrophile alcoxy ou hydroxy polyalkylène glycol, ledit au moins un copolymère peigne a) étant constitué, exprimé en pourcentage en poids de chacun de ses monomères, la somme de ces pourcentages étant égale à
100 % :
a1) de 5 % à 30 % d'acide (méth)acrylique, a2) de 70 % à 95 % d'au moins un monomère de formule (I) :
dans laquelle :
- m, n, p et q sont des entiers et m, n, p sont inférieurs à 150, q est supérieur à 0 et au moins un entier parmi m, n et p est non nul, - R est un radical comportant une fonction insaturée polymérisable choisi parmi le groupe des vinyliques, le groupe des esters acrylique, méthacrylique ou maléique, le groupe des insaturés uréthannes, de même que le groupe des éthers allyliques ou vinyliques substitués ou non, ou encore le groupe des amides ou des imides éthyléniquement insaturées ;
- R1 et R2 sont identiques ou différents et représentent indépendamment des atomes d'hydrogène ou des groupements alkyles, - R' représente l'hydrogène ou un radical hydrocarboné ayant 1 à 40 atomes de carbone, ou un groupement ionique ou ionisable, ou encore une amine primaire, secondaire ou tertiaire, ou un ammonium quaternaire, et a3) de 0 % à 25 % d'au moins un monomère différent des monomères a1) et a2), ledit au moins un monomère étant un ester, une amide, un éther, un monomère styrénique, un monomère cationique, un monomère sulfoné ou un monomère phosphaté ;
et b) au moins un polymère acrylique de type ASE constitué d'acide (méth)acrylique et d'un ester de cet acide.
14 - Formulation aqueuse selon la revendication 13, caractérisée en ce que le groupe des insaturés uréthannes comprend l'acryluréthanne, le méthacryluréthanne, le .alpha.-.alpha. diméthyl-isopropényl-benzyluréthanne et l'allyluréthanne.
15 - Formulation aqueuse selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit au moins un monomère différent des monomères a1) et a2) est l'acrylate d'éthyle.
16 - Formulation aqueuse selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont obtenus par polymérisation radicalaire en solution, en émulsion directe ou inverse, en suspension ou précipitation dans des solvants, en présence de systèmes catalytiques et d'agents de transfert, ou encore par polymérisation radicalaire contrôlée, par polymérisation par transfert d'atome radicalaire (ATRP), ou par polymérisation radicalaire contrôlée par des dérivés soufrés choisis parmi des carbamates, des dithioesters, des trithiocarbonates (RAFT) et des xanthates.
17 - Formulation aqueuse selon la revendication 16, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont distillés après polymérisation.
18 - Formulation aqueuse selon la revendication 17, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont séparés en plusieurs phases, selon des procédés statiques ou dynamiques de séparation, par un ou plusieurs solvants polaires.
19 - Formulation aqueuse selon l'une quelconque des revendications 13 à 18, caractérisée en ce que ledit au moins un copolymère peigne a) et ledit au moins un polymère acrylique b) sont totalement ou partiellement neutralisés par un ou plusieurs agents de neutralisation disposant d'un cation monovalent ou polyvalent.
20 - Formulation aqueuse selon l'une quelconque des revendications 13 à 19, caractérisée en ce qu'elle contient de 0,1 % à 2 % en poids sec des constituants a) et b) par rapport au poids sec de liant hydraulique.
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