Procédé de fabrication de béton La présente invention concerne un procédé de fabrication de béton avec une résistance au gel et une plasticité améliorée.
On a cherché depuis longtemps à améliorer les qualités du béton ; plus particulièrement, on a cher ché à augmenter sa résistance mécanique, sa résis tance au gel, son imperméabilité et l'efficacité du liant.
La résistance mécanique qui est fonction du dosage de l'eau augmente quand celui-ci diminue ; pour l'améliorer on a été amené à utiliser des plasti fiants dans le béton.
La résistance au gel, ainsi que l'imperméabilité, sont accrues d'une manière spectaculaire par l'incor poration au béton de bulles d'air en faibles quanti tés ; pour obtenir ce résultat, on a essayé de mettre au point des entraîneurs d'air permettant d'organiser les vides à l'intérieur du béton.
La meilleure efficacité du liant est assurée par la défloculation des grains de ciment par suite du mouil lage intégral du ciment.
Si l'on veut réunir tous ces effets en un seul pro duit, celui-ci doit répondre aux exigences suivantes - ne pas altérer la prise du ciment quelles que soient les conditions (dosage en eau, température, nature de l'eau et des agrégats), - ne pas altérer les résistances mécaniques, sur tout à longue échéance, - permettre une réduction effective de la quantité d'eau nécessaire, - permettre un réglage facile de l'entrainement d'air et réaliser celui-ci sous la forme de bulles très petites (5 à 50 microns) et très régulièrement réparties. De plus, ces bulles doivent rester absor- bées par les éléments du béton, afin que celui-ci conserve sa teneur en air entraîné, - conférer au béton une résistance durable au gel,
le pourcentage d'air incorporé étant de l'ordre de 4 %, - ne pas influer sur le retrait ni sur la rëssuée, à moins de les réduire.
Afin d'obtenir un produit qui permette de répon dre aux conditions signalées ci-dessus, on a cherché à utiliser un détergent ayant de bonnes propriétés mouillantes, par exemple du type aryl-alkyl-sulfo- nate ; mais lors de nombreux essais comparatifs qui seront résumés plus loin, on s'est aperçu que pour avoir un produit donnant de bons résultats, il ne suffisait pas, contrairement à ce que l'on pouvait penser, que ce produit ait une texture comparable aux détergents habituels.
Il fallait également que sa structure moléculaire lui permette, au moins par des liaisons opérées par des ions OH, de s'associer aux silicates et silico-aluminates calciques, présents dans le ciment hydraté et également présents souvent dans les agrégats.
Il fallait encore que l'aryl-alkyl-sulfonate utilisé ne soit pas un sel d'un métal qui puisse être gênant dans le béton à l'état libre ou non ; en effet, quelle que soit la forme sous laquelle le métal est apporté, lors de la neutralisation de l'acide aryl-alkyl- sulfonique, il reste un excès qui se retrouve en par tie, par la suite, dans l'adjuvant, ce qui est particu- lièrmeent gênant.
D'autre part, parmi les adjuvants tensioactifs utilisés actuellement, les ligno-sulfonates obtenus à partir des résidus bisulfitiques de la fabrication de la pâte à papier ont l'inconvénient d'être souvent impurs et mal définis et de comprendre des produits tels que des sucres qui créent des effets secondaires néfastes sur le béton.
On a ainsi été amené à penser qu'un bon adju vant devait avoir, comparativement aux détergents habituels utilisés et comprenant le plus souvent une chaîne alkyl en C12, une structure particulière offrant des affinités pour les silicates ou silico-aluminates de part et d'autre du radical sulfoné.
La présente invention concerne donc un procédé de fabrication de béton avec une résistance au gel et une plasticité améliorée et lequel procédé est carac térisé en ce que l'on incorpore dans ce béton un aryl-alkyl-sulfonate d'un alcool ou d'une amine dans une proportion comprise entre 0,2 %o et 1 % par rapport au ciment constituant le béton.
Ce produit ayant ainsi, de part et d'autre du radical sulfoné, des fonctions pouvant s'associer au moins par phénomènes interfaciaux avec les consti tuants du béton.
Le nouvel adjuvant qui est incorporé selon le présent procédé peut être obtenu à partir de sous- produits de la fabrication du cumène synthétique, sulfonés et ultérieurement neutralisés à l'aide d'une amine, telles qu'une éthanolamine, une propanola- mine ou une amine cyclique.
Les sous-produits de la fabrication synthétique du cumène (mono iso propyl benzène) sont obtenus conjointement et ils sont constitués par les divers homologues supérieurs tels que le di-iso-propyl- benzène, le tri-iso-propyl-benzène, le tétra-iso-propyl- benzène et le poly-iso-propyl-benzène.
La sulfonation de ces homologues supérieurs con duit aux acides monosulfoniques correspondants et la neutralisation de ces acides donne des sulfonates qui sont doués de propriétés tensioactives mouil lantes, moussantes et dispersantes, remarquables comparativement aux adjuvants tensioactifs utilisés actuellement.
La présence de ces divers homologues supérieurs permet de régler les longueurs des chaînes alkyl et du même coup les propriétés tensioactives du sur factant obtenu. Par exemple, pour certains agrégats du béton, tels que les agrégats micacés et les calcai res, on a avantage à avoir un adjuvant ayant des propriétés mouillantes plus accentuées que les pro priétés moussantes ; on utilisera donc, de préférence, des mélanges de di et de tri-iso-propyl-benzène sul- fonate d'amine.
Par contre, pour d'autres agrégats tels que les gneiss facilement mouillables, il sera pré férable, pour développer les propriétés moussantes du produit, d'utiliser principalement les tri et tétra- iso-propyl-benzène. Ainsi, les sous-produits de la fabrication du cumène permettent d'adapter et de doser les différents constituants de l'adjuvant par sim ple mélange de corps voisins pour obtenir le produit correspondant exactement aux propriétés que l'on cherche à donner au béton.
<I>Exemple</I> On a réalisé un béton de gneiss concassé, à l'anneau de 10 m/m de granulométrie bien définie, avec un dosage pauvre de 250 kg de ciment par m-3. Le ciment de référence a la composition et les caractéristiques suivantes
EMI0002.0046
Insoluble <SEP> 0,30
<tb> SiO./O;; <SEP> 24,55
<tb> Alz0;; <SEP> 2,75
<tb> Fe.O;; <SEP> 0,95
<tb> CaO <SEP> 67,15
<tb> <B>Mg0 <SEP> 1,55</B>
<tb> SO." <SEP> 1,35
<tb> CO.. <SEP> 0,60
<tb> H,,Ô <SEP> 0,80 Ca O libre . . . . . . 1,90 Prise début . . . . . . 4 h 15 Prise fin . . . . . . . 7 h 15 L'agrégat de référence est un gneiss connu des géologues sous le nom Gneiss de Belledonne .
Le béton a la composition suivante
EMI0002.0047
Ciment <SEP> 250
<tb> Sable <SEP> 800
<tb> Gravillon <SEP> 1250
<tb> Rapport <SEP> Eau/Ciment <SEP> 1,50 Ces divers composants sont introduits dans un malaxer type bétonnière Richier, à l'axe incliné et à vidange par basculement.
Après un malaxage de 4 mn (dont 30 sec à sec, puis 3 mn 30 sec après introduction de la quantité d'eau) on mesure l'air occlus dans le béton à l'aide de l'aéromètre à béton, type Maurice Perrier. On note après 4 minutes d'agitation un pourcentage d'air de 1,4 à 1,6 0/0.
On sait que pour un béton, la dose d'air occlus la plus favorable au point de vue maniabilité, et surtout résistance au gel, se situe, après mise en place du béton, entre 4 et 5 %.
On recommence donc la préparation d'un même béton, en introduisant selon la présente invention 0,5 %o (pour mille) du poids du ciment dans l'eau de gâchage, d'une préparation contenant 50 % d'un aryl-alkyl-sulfonate de polyéthanolamine, obtenu à partir des sous-produits de la fabrication du cumène de synthèse, sulfonés et ultérieurement neutralisés à l'aide d'un mélange d'éthanolamine.
L'air occlus est à nouveau mesuré après les 4 mn de malaxage, on note un pourcentage d'air occlus de 4,6 0/0.
On peut, après des essais constater que l'adju vant est bien un plastifiant ; il diminue le ressuage ; il améliore l'imperméabilité du ciment, il entraîne de l'air et augmente les résistances au gel. Les autres propriétés des bétons sont relativement peu modifiées.