CH650483A5

CH650483A5 - Fire-resistant mortar

Info

Publication number: CH650483A5
Application number: CH361681A
Authority: CH
Inventors: Gerald Hoiler
Original assignee: Zschokke Sa Conrad
Priority date: 1981-06-03
Filing date: 1981-06-03
Publication date: 1985-07-31
Also published as: PT74980A; FR2507176A1; FR2507176B1; ES513917A0; PT74980B; ES8401121A1

Description

La présente invention se rapporte à un mortier antifeu, à base de ^ sulfate de calcium semi-hydraté par exemple sous forme de plâtre et d'eau, et à son utilisation pour la réalisation, notamment par coulage, de protections d'éléments de construction contre le feu et plus particulièrement contre la chaleur.

On sait qu'il existe dans la construction des normes de résistance au feu et à la chaleur auxquelles doivent répondre les protections pour les différents éléments de construction. Généralement, la classe de résistance au feu est déterminée en fonction du temps nécessaire pour que la face dite froide de la protection, c'est-à-dire celle qui est en contact avec l'élément de construction à protéger, atteigne la température critique dépendant de la nature de cet élément.

L'efficacité des matériaux utilisés pour constituer de telles protections antifeu est fondée sur leur pouvoir d'isolation thermique. Le matériau peut être, par exemple, mauvais conducteur de chaleur (amiante, laines minérales), ou bien présenter une structure composée d'une multitude de cellules d'air séparées les unes des autres (mousses synthétiques, peintures intumescentes), ou bien encore comporter des molécules d'eau de cristallisation et être susceptible de se déshydrater partiellement sous l'effet de la chaleur (plâtre).

Parmi les différents matériaux précités, le plâtre peut être mis en œuvre sous forme de plaques à découper aux dimensions voulues et plus difficilement par projection. Par contre, il est apparu nécessaire, pour permettre la mise en œuvre du plâtre par coulage et pour augmenter son efficacité comme matériau de protection antifeu, d'une part, de lui adjoindre un composant destiné à améliorer ses caractéristiques mécaniques et, d'autre part, de le combiner dans une nouvelle composition de manière à accroître ses caractéristiques d'isolation thermique.

Le but ci-dessus est atteint par le mortier antifeu selon l'invention tel que défini dans la revendication 1. De préférence, il est constitué par un mélange de sulfate de calcium semi-hydraté, d'eau, de particules fines inertes et d'un matériau fibreux.

On sait en effet que le plâtre est un matériau obtenu par la déshydratation partielle du gypse au-dessus de 100" C et correspondant approximativement à la formule CaS04- V2H2O. Ce semi-hydrate a la propriété par addition d'eau de se réhydrater et de recristalliser sous la forme de longues aiguilles de CaS04-2H20. Ces aiguilles s'enchevêtrent et forment une masse solide dont la forme est celle donnée par moulage à la pâte humide, ce qui confère au plâtre ses caractéristiques le destinant à des usages comme liant ou matériau de prise notamment. Le plâtre commercial peut contenir d'autres sulfates de Ca, sous forme hydratée ou non, ainsi que d'autres impuretés.

Dans la présente invention, le sulfate de calcium semi-hydraté peut être utilisé sous une forme pure ou sous forme de plâtre, tous les plâtres à mouler ou de construction des variétés allotropiques a et ß pouvant être utilisés.

Lors d'essais de résistance au feu de protections réalisées en différentes compositions à base de plâtre, il a été mis en évidence une stabilisation momentanée de la température mesurée sur la face froide de la protection ou directement sur l'élément de construction destiné à être protégé. Cette stabilisation, se présentant sous la forme d'un palier sur le graphique de température en fonction du temps, correspond à la libération partielle des molécules d'eau de cristallisation.

Le présent inventeur a donc poursuivi ses recherches pour tenter de prolonger le palier précité, afin d'augmenter la durée que met la face froide de la protection pour atteindre une température critique prédéterminée, et ainsi donner à la composition un caractère isotherme. Ces recherches ont abouti à la mise en évidence du fait que l'addition au sulfate de calcium de particules fines inertes modifie la structure capillaire du matériau en l'obstruant partiellement. Cette obstruction retient les molécules d'eau de cristallisation libérées par la chaleur, qui créent alors une sorte de barrière isothermique augmentant de manière très importante le palier défini précédemment et, par là, la résistance au feu. La température de cette barrière isothermique est limitée bien entendu au point d'ébullition de l'eau en fonction de la pression qu'elle engendre à l'intérieur du matériau.

Comme particules fines inertes, on peut utiliser dans la présente invention toutes sortes de poudres minérales ou synthétiques, par exemple des poudres de quartz, de silice, de calcaire, etc., des terres colorantes telles que la terre de Sienne, des oxydes métalliques comme par exemple l'oxyde de fer, etc. Les dimensions de ces particules sont en principe comprises entre 0,1 et 100 p.; toutefois, une granulométrie relativement homogène entre 1 et 20 [i. est préférée.

Pour renforcer la structure du matériau afin qu'il puisse résister aux pressions internes dues à la libération des molécules d'eau et aux déformations causées par l'élévation de la température, le mortier antifeu selon l'invention contient également un matériau fibreux. Celui-ci peut se présenter, par exemple, sous forme de brins de fibres minérales ou synthétiques d'une longueur de 5 à 50 mm de préférence.

Selon des variantes, le mortier selon l'invention peut également contenir d'autres composants additionnels.

Par exemple, lorsque le mortier est destiné à être mis en œuvre par coulage, il est additionné d'un agent d'homogénéisation, par exemple de l'éther de cellulose, afin d'éviter toute ségrégation et d'obtenir une protection monolithique sans joint ni raccord.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

3

650 483

Lorsque le mortier est destiné à être transporté sous forme gâchée dans des canalisations souples raccordées à une pompe, un retardateur de prise sera ajouté. Comme retardateur de prise, on peut utiliser un produit classique tel qu'acide citrique, borax, phosphate de soude, sulfate de soude, des colloïdes tels que de la gélatine, 5 une colle, de la caséine, un sucre, un alcool, etc.

Dans le cas où le mortier est destiné à servir à la réalisation de plaques de grandes dimensions, un stabilisateur dimensionnel est prévu, afin de limiter la ségrégation et l'expansion du sulfate de calcium lors de son hydratation, évitant aini les fissures et ruptures io des pièces réalisées. Le sulfate de potassium peut être par exemple utilisé comme stabilisateur dimensionnel.

D'autres produits peuvent également être ajoutés au mortier selon l'invention pour des applications particulières, par exemple un produit alcalin tel que de la chaux ou du ciment afin d'empêcher la 15 corrosion de métaux ferreux avec lesquels la protection serait en contact, ou un fongicide, etc.

En ce qui concerne les proportions des différents composants du mortier selon l'invention, elles sont généralement les suivantes: 35 à 65% en poids de plâtre, 1 à 20% de particules fines inertes et 0,1 à 20 10% d'un matériau fibreux, le reste étant de l'eau.

Les composants éventuels sont généralement introduits dans les proportions suivantes: 1 à 5% d'un produit alcalin, environ 0,1 % d'un agent homogénéisant et 0,1 % d'un retardateur de prise.

La présente invention sera maintenant illustrée en référence à 25 l'exemple suivant et aux résultats d'essais mécaniques et de résistance au feu effectués.

La composition de mortier suivante a été utilisée pour réaliser des plaques tests d'une épaisseur d'environ 4 cm.

CaS04- V2H2O 51,8% 30

Eau 43,0% Terre de Sienne 3,0 % Fibre de verre (brins de 13 mm de longueur) 1,0% Ether de cellulose 0,1% Retardateur de prise 0,1% 35 Chaux 1,0%

Les tests de résistance mécanique ont donné les résultats suivants:

— densité apparente = 1,0-1,1 kg/dm3

— résistance à la compression = 80-100 kp/cm2

— résistance à la traction par flexion = 50-60 kp/cm2.

Le test de résistance au feu du matériau a été effectué selon les normes du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et Institut de rcherches - industrie, génie civil, arts et métiers (EMPA - Dübendorf, Suisse).

L'essai de combustion a été réalisé sur une durée de 90 min dans un four dont la montée en température est programmée de la température ambiante jusqu'à environ 1000' C selon une courbe normalisée ISO. En ce qui concerne la température mesurée sur la face froide de la plaque, elle a atteint entre la 20e et la 30e minute du test une valeur de l'ordre de 85-93" C qui s'est maintenue juqu'à la fin du test.

Ainsi, la plaque réalisée avec la composition de mortier décrite ci-dessus s'est comportée de façon remarquable comme protection antifeu, sa face froide s'étant stabilisée à une isotherme inférieure à 100 C pendant toute la durée du test, soit bien au-dessous de la valeur critique prévue à 120 C, la face exposée au feu ayant atteint la température de 1006" C.

De plus, aucune modification n'a été constatée à l'œil ou sur la face exposée au feu de la plaque test au cours de toute la durée de combustion.

Un autre avantage important que présente le mortier antifeu selon l'invention consiste en ce qu'il peut être mis en œuvre de différentes façons selon les besoins. En effet, en faisant varier la nature et les quantités des composants additionnels, on peut réaliser des plaques préfabriquées, on peut le projeter contre un élément de construction par exemple au moyen d'un pistolet, on peut enduire à la main ledit élément de construction avec le mortier, et surtout mettre en œuvre celui-ci par coulage à la pompe ou à l'aide d'un entonnoir dans un coffrage perdu ou non.

R

Claims

650483

1. Mortier antifeu comprenant un composé ou un mélange de composés susceptibles de fixer par hydratation une ou plusieurs molécules d'eau en recristallisant des particules fines inertes et un matériau fibreux.

2. Mortier selon la revendication I, caractérisé par le fait que ledit composé est du sulfate de calcium semi-hydraté.

2

' REVENDICATIONS

3. Mortier selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le sulfate de calcium semi-hydraté est sous forme pure ou sous la forme d'un plâtre.

4. Mortier selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait qu'il comporte de 35 à 65% en poids de sulfate de calcium semi-hydraté, de 1 à 20% de particules fines inertes et de 0,1 à 10% d'un matériau fibreux, le reste étant de l'eau.

5. Mortier selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le diamètre des particules fines inertes est compris entre 0,1 et 100 |i.

6. Mortier selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit diamètre est compris entre 1 et 20 |i.

7. Mortier selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que les particules fines inertes sont choisies parmi des poudres minérales ou synthétiques, des terres colorantes et des oxydes métalliques.

8. Mortier selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les particules fines inertes sont des particules silicieuses ou calcaires.

9. Mortier selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le matériau fibreux est constitué par des brins de fibres minérales ou synthétiques.

10. Mortier selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la longueur des brins est comprise entre 5 et 50 mm.

11. Mortier selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un produit alcalin, un agent homogénéisant, un retardateur de prise, un fongicide et/ou un stabilisateur dimensionnel.

12. Mortier selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il consiste en un mélange de 51,8% en poids de CaS04- 'AHzO, 43,0% d'eau, 3 % de terre de Sienne, 1 % de brins de fibre de verre, 1 % de chaux, 0,1 % d'éther de cellulose et 0,1 % d'un retardateur de prise.

13. Utilisation du mortier selon la revendication 1 pour la réalisation de protections antifeu pour éléments de construction.

14. Utilisation selon la revendication 13, caractérisée par le fait que le mortier est mis en œuvre par coulage ou par projection.

15. Utilisation selon la revendication 14, caractérisée par le fait que le mortier mis en œuvre est transporté par pompage.