CH500143A - Cement-based moldable composition and its use for the manufacture of a cementitious material - Google Patents

Cement-based moldable composition and its use for the manufacture of a cementitious material

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CH500143A
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Description

  

  
 



  Composition moulable à base de ciment et son utilisation
 pour la fabrication d'un matériau cimenteux
 La présente invention est relative à une composition moulable à base de ciment et son utilisation pour la fabrication d'un matériau cimenteux ayant une résistance améliorée aux charges. Ladite composition est utilisable également avec avantage in situ là où le ciment peut être utilisé, par exemple pour le revêtement d'un bâtiment ou d'un tunnel. Avec la composition selon l'invention   oh peut    en outre fabriquer des tubes et des tuyaux pour toutes sortes d'utilisations.



   La composition selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle contient en plus du ciment, du sable fin, un minéral fibreux, de l'eau, une résine époxy sous forme liquide et insoluble dans l'eau, un agent de réticulation pour cette résine et une substance colloïdale soluble dans l'eau pouvant servir comme agent de rétention de l'eau dans le ciment et comme agent émulsifiant pour la résine dans l'eau.



   Le liant en résine époxy représente de préférence 5 à 35 % en volume des constituants de la composition. Ladite composition est renforcée par des matériaux d'armature fibreux, tels que des fibres d'amiante ou de verre.



  Ladite composition peut être préparée de la façon suivante:
 Ces résines époxy sont mélangées au ciment dans une proportion d'une partie en poids de résine pour quatre parties de ciment et jusqu'à deux parties de résine pour une partie de ciment. Ce mélange de ciment et de résine époxy est ensuite mélangé avec des fibres d'armature et du sable fin et on utilise une quantité convenable d'eau pour obtenir l'hydratation nécessaire de la composition.



  L'eau utilisée contient un agent de réticulation à base de polyamine et une substance colloïdale servant comme agent de rétention de l'eau dans le ciment et comme agent émulsifiant pour la résine dans l'eau.



   La composition finale ainsi obtenue contient un système inorganique de cristaux enchevêtrés ainsi qu'un système organique de liaison à base de résine. L'utilisation d'une résine époxy contenant du brome, formant une partie de la totalité de la résine utilisée, peut améliorer les propriétés d'incombustibilité de la composition, la résine ayant en outre pour effet d'améliorer la   résis-    tance à l'humidité et de donner lieu à une plus graride flexibilité avec un module de Young élevé.



   La composition selon l'invention contient une   addl-      tion de    matière   colloldÅale-soluble      dans l'èau      ex servant    d'agent de rétention de l'eau, cette matière d'addition étant choisie de façon à agir comme un émulsifiant de la résine époxy dans une composition humidifiée à base de ciment, et de préférence de façon à se combiner avec la résine époxy lorsque la composition à base de ciment est ensuite chauffée aux fins de polymérisation. Suivant cette caractéristique de l'invention on choisit, parmi les agents connus de rétention de l'eau, ceux dont la composition chimique donne lieu aux effets susmentionnés.



   Ladite composition moulable à base de ciment peut être utilisée pour la fabrication d'un matériau cimenteux ayant une résistance améliorée aux charges. Cette utilisation est caractérisée en ce que   l'on    moule cette composition, obtenant un produit d'une forme désirée, et durcit ce produit par la chaleur, la résine époxy se combinant avec la substance colloidale soluble dans l'eau pendant ledit durcissement.



   Un élément de construction fabriqué à partir de la composition selon l'invention peut présenter toutes sections transversales appropriées, par exemple rectangulaire, circulaire, en H en T ou en I, cet élément pouvant être rectiligne ou courbé dans le sens de la longueur.



   Pour former ladite composition on peut utiliser un dispositif d'extrusion à vis multiples dans lequel, en raison des faibles efforts de cisaillement pendant le fonc tionnement, le dégagement de chaleur est réduit au minimum de sorte que le durcissement prématuré du mélange est évité. Un autre avantage réside dans une mise en route facile de l'alimentation et dans une propulsion  plus positive du matériau (c'est-à-dire qu'une quantité faible ou nulle de matériau échappe aux filets de vis) que dans un dispositif d'extrusion à vis simples, car le dispositif d'extrusion à vis multiples peut être considéré comme une pompe à engrenage allongée axialement. La présence de la résine a pour effet d'accélérer l'extrusion.



  L'extrusion est effectuée à travers une filière en acier montée à l'extrémité de la presse à extrusion, et un tamis est de préférence interposé entre la presse d'extrusion à vis multiples et la filière afin d'améliorer l'homogénéisation de la composition. La filière est profilée pour faciliter l'extrusion et empêcher l'apparition de contre-pression excessive et la forme des vis est telle que l'air emprisonné est expulsé de la composition pendant le passage de celle-ci à travers le dispositif d'extrusion. De cette façon, la désaération du ciment avant extrusion est éliminée.



   Les caractéristiques ci-dessus sont particulièrement souhaitables lorsqu'on utilise dans la composition selon l'invention comme minéral fibreux des fibres d'armature en amiante ou en verre, car il se produit un important effet d'orientation dans les fibres d'armature pendant l'extrusion qui donnent lieu à une résistance accrue dans la direction d'extrusion du mélange. Des longueurs convenables du produit extrudé peuvent être coupées et stockées à plat pour permettre le durcissement de la composition. Un durcissement accéléré peut être obtenu si le produit extrudé traverse une zone de chauffage dans laquelle la température est maintenue à une valeur n'excédant pas 900 C. Suivant une variante, on peut utiliser un traitement dans un autoclave de la manière habituelle pour les compositions à base de ciment.

 

   Comme dit plus haut, la composition selon l'invention contient certaines matières colloïdales solubles dans l'eau pour obtenir des mélanges plus onctueux et pour empêcher la déshydratation, c'est-à-dire le ressuage de l'eau au repos ou lorsque la composition est soumise à une pression par utilisation de la composition, par exemple dans le cas d'un moulage sous pression ou par extrusion.



   L'exemple ci-dessous illustre la composition moulable à base de ciment selon l'invention et pouvant être utilisée pour la fabrication d'éléments de construction; les proportions indiquées étant données en poids:
 Composition
 Ciment de Portland 80
 Sable fin 80
 Fibre d'amiante 5
 Résine époxy liquide 15
 Triéthylène tétramine 2,1
 Dibromo-crésyl-glycidyl-éther 3
 Méthyl-hydroxypropyl-cellulose 2
 Eau 34 



  
 



  Cement-based moldable composition and its use
 for the manufacture of cementitious material
 The present invention relates to a moldable cement-based composition and its use for the manufacture of a cementitious material having improved resistance to loads. Said composition can also be used with advantage in situ where cement can be used, for example for coating a building or a tunnel. With the composition according to the invention oh can furthermore manufacture tubes and hoses for all kinds of uses.



   The composition according to the invention is characterized in that it contains in addition to cement, fine sand, a fibrous mineral, water, an epoxy resin in liquid form and insoluble in water, a crosslinking agent for this resin is a water soluble colloidal substance which can be used as a water retention agent in cement and as an emulsifying agent for the resin in water.



   The epoxy resin binder preferably represents 5 to 35% by volume of the constituents of the composition. Said composition is reinforced by fibrous reinforcing materials, such as asbestos or glass fibers.



  Said composition can be prepared as follows:
 These epoxy resins are mixed with the cement in a proportion of one part by weight of resin to four parts of cement and up to two parts of resin to one part of cement. This mixture of cement and epoxy resin is then mixed with reinforcing fibers and fine sand and a suitable amount of water is used to obtain the necessary hydration of the composition.



  The water used contains a polyamine-based crosslinking agent and a colloidal substance serving as a water-retaining agent in cement and as an emulsifying agent for the resin in water.



   The final composition thus obtained contains an inorganic system of entangled crystals as well as an organic resin-based binding system. The use of an epoxy resin containing bromine, forming part of the whole resin used, can improve the incombustibility properties of the composition, the resin further having the effect of improving the resistance to fire. humidity and result in greater flexibility with a high Young's modulus.



   The composition according to the invention contains an addition of water-soluble colloidal-soluble material ex serving as a water retention agent, this addition material being chosen so as to act as an emulsifier of the epoxy resin. in a wetted cement-based composition, and preferably so as to combine with the epoxy resin when the cement-based composition is subsequently heated for polymerization. According to this characteristic of the invention, those whose chemical composition gives rise to the aforementioned effects are chosen from among the known water retention agents.



   Said cement-based moldable composition can be used for the manufacture of a cementitious material having improved resistance to loads. This use is characterized by molding this composition, obtaining a product of a desired shape, and curing this product by heat, the epoxy resin combining with the water-soluble colloidal substance during said curing.



   A construction element made from the composition according to the invention may have any suitable cross sections, for example rectangular, circular, H, T or I, this element possibly being rectilinear or curved in the direction of the length.



   To form said composition one can use a multi-screw extrusion device in which, due to the low shear forces during operation, the release of heat is minimized so that premature hardening of the mixture is avoided. Another advantage is that the feed is easily started and the material is propelled more positively (that is, little or no material escapes the screw threads) than in a device for feeding the material. Single screw extrusion, because the multiple screw extrusion device can be viewed as an axially elongated gear pump. The presence of the resin has the effect of accelerating the extrusion.



  The extrusion is carried out through a steel die mounted at the end of the extrusion press, and a screen is preferably interposed between the multi-screw extrusion press and the die in order to improve the homogenization of the extrusion press. composition. The die is contoured to facilitate extrusion and prevent the occurrence of excessive back pressure and the shape of the screws is such that trapped air is expelled from the composition as it passes through the extrusion device. . In this way, the deaeration of the cement before extrusion is eliminated.



   The above characteristics are particularly desirable when asbestos or glass reinforcing fibers are used in the composition according to the invention as a fibrous mineral, since there is a strong orientation effect in the reinforcing fibers during extrusion which gives rise to increased resistance in the direction of extrusion of the mixture. Suitable lengths of the extrudate can be cut and stored flat to allow the composition to cure. Accelerated hardening can be obtained if the extruded product passes through a heating zone in which the temperature is maintained at a value not exceeding 900 C. Alternatively, treatment in an autoclave can be used in the usual manner for the compositions. cement-based.

 

   As said above, the composition according to the invention contains certain colloidal materials soluble in water to obtain smoother mixtures and to prevent dehydration, that is to say the bleeding of water at rest or when the The composition is subjected to pressure by use of the composition, for example in the case of die-casting or by extrusion.



   The example below illustrates the moldable cement-based composition according to the invention which can be used for the manufacture of building elements; the proportions indicated being given by weight:
 Composition
 Portland cement 80
 Fine sand 80
 Asbestos fiber 5
 Liquid epoxy resin 15
 Triethylene tetramine 2.1
 Dibromo-cresyl-glycidyl-ether 3
 Methyl-hydroxypropyl-cellulose 2
 Water 34

 

Claims (1)

REVENDICATIONS I. Composition moulable à base de ciment, caractérisée en ce qu'elle contient en plus du ciment, du sable fin, un minéral fibreux, de l'eau, une résine époxy sous forme liquide et insoluble dans l'eau, un agent de réticulation pour cette résine et une substance colloïdale soluble dans l'eau pouvant servir comme agent de rétention de l'eau dans le ciment et comme agent émulsifiant pour la résine dans l'eau. CLAIMS I. Mouldable cement-based composition, characterized in that it contains in addition to cement, fine sand, a fibrous mineral, water, an epoxy resin in liquid form and insoluble in water, an agent of a crosslinking agent for this resin and a water soluble colloidal substance which can serve as a water retention agent in cement and as an emulsifying agent for the resin in water. II. Utilisation de la composition selon la revendication I pour la fabrication d'un matériau cimenteux ayant une résistance améliorée aux charges, caractérisée en ce que l'on moule cette composition, obtenant un produit d'une forme désirée, et durcit ce produit par la chaleur, la résine époxy se combinant avec la substance colloïdale soluble dans l'eau pendant ledit durcissement. II. Use of the composition according to claim I for the manufacture of a cementitious material having improved resistance to loads, characterized in that this composition is molded, obtaining a product of a desired shape, and this product cures by heat , the epoxy resin combining with the water soluble colloidal substance during said curing.
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