CH685558A5 - Method of manufacturing aggregates and adhesive composition for its implementation. - Google Patents
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Description
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CH 685 558 A5 CH 685 558 A5
Description Description
L'invention concerne un procédé de fabrication de granulats ainsi qu'une composition adhäsive pour la mise en œuvre de ce procédé. The invention relates to a process for the production of aggregates and to an adhesive composition for carrying out this process.
L'invention concerne également l'utilisation des granulats obtenus par ledit procédé pour la fabrication du béton ou de plâtre allégé. The invention also relates to the use of the aggregates obtained by said process for the manufacture of concrete or light plaster.
Comme on le sait, le béton allégé est un béton obtenu en remplaçant au moins une partie des granulats habituels par des granulats légers constitués par des grains ou blocs de matière microporeuse, organique ou minérale, naturelle, artificielle ou synthétique, ayant une densité inférieure à 1. As is known, light concrete is a concrete obtained by replacing at least some of the usual aggregates with light aggregates consisting of grains or blocks of microporous, organic or mineral, natural, artificial or synthetic material, having a density less than 1.
Les granulats légers peuvent avoir des dimensions et des formes très variées et être notamment sous forme de billes d'un diamètre de 0,1 à 50 mm. The light aggregates can have very varied dimensions and shapes and can in particular be in the form of beads with a diameter of 0.1 to 50 mm.
Les bétons allégés présentent un grand intérêt, aussi bien dans le domaine du bâtiment que dans celui des travaux publics, en raison de leur poids spécifique très inférieur à celui des bétons ordinaires, ainsi que de leurs propriétés d'isolation thermique et phonique améliorées par rapport à celles de ces derniers. Lightweight concretes are of great interest, both in the field of construction and in that of public works, because of their specific weight much lower than that of ordinary concretes, as well as their improved thermal and sound insulation properties compared to to those of the latter.
Il est toutefois difficile d'obtenir des bétons légers dans lesquels la répartition des granulats légers est homogène. En effet, lors de la préparation du béton, la différence entre la densité de ces granulats et celle des autres matières premières utilisées pour cette préparation provoque un phénomène de ségrégation qui est bien entendu d'autant plus marqué que cette différence est importante. It is however difficult to obtain light concretes in which the distribution of the light aggregates is homogeneous. Indeed, during the preparation of concrete, the difference between the density of these aggregates and that of the other raw materials used for this preparation causes a phenomenon of segregation which is of course all the more marked the greater this difference.
Afin d'éviter cette ségrégation, ou tout au moins de la limiter, il est connu d'incorporer divers adjuvants dans l'eau de gâchage du béton ou bien dans le ciment, ou encore de soumettre les granulats légers, avant leur mélange avec les autres matières premières de la préparation du béton, à un traitement de surface destiné à augmenter leur aptitude à se mélanger avec lesdites matières premières. In order to avoid this segregation, or at least to limit it, it is known to incorporate various additives in the mixing water of the concrete or in the cement, or else to subject the light aggregates, before their mixing with the other raw materials for concrete preparation, to a surface treatment intended to increase their ability to mix with said raw materials.
Cependant, les mesures ainsi prises, conformément à l'art antérieur, n'apportent pas de solution pleinement satisfaisante au problème de l'inhomogénéité de la répartition des agrégats légers dans le béton. However, the measures thus taken, in accordance with the prior art, do not provide a fully satisfactory solution to the problem of the inhomogeneity of the distribution of light aggregates in concrete.
D'autre part, il n'était pratiquement pas possible, jusqu'à présent, d'utiliser des granulats légers ayant une très faible densité, à savoir inférieure à 0,012 environ, pour la fabrication industrielle du béton dans des installations de grande capacité de production du type dit «centrale à béton». On the other hand, it has been practically impossible, until now, to use light aggregates having a very low density, namely less than about 0.012, for the industrial manufacture of concrete in installations of large capacity. production of the so-called “concrete plant” type.
En effet, outre le problème posé par le phénomène de ségrégation mentionné plus haut, la trop faible densité des granulats ne permet pas de procéder à leur dosage par pesée et oblige d'avoir recours à des dispositifs de dosage volumétrique, ce qui implique la nécessité de modifier, de manière importante, l'agencement des centrales à béton. Indeed, in addition to the problem posed by the segregation phenomenon mentioned above, the too low density of the aggregates does not allow them to be weighed and requires the use of volumetric dosing devices, which implies the need significantly modify the layout of concrete batching plants.
En outre, les granulats légers de très faible densité se prêtent très mal au transport vers les trémies de mélange et les cuves de malaxage au moyen des dispositifs usuels, tels que les tapis roulants et les bandes convoyeuses, et l'utilisation de tels granulats dans des centrales à béton entraînerait la nécessité d'avoir recours à des dispositifs complexes et mal adaptes aux centrales à béton, tels que des dispositifs de transport pneumatique dont l'installation entraînerait des frais de transformation considérables. In addition, light aggregates of very low density do not lend themselves well to transport to the mixing hoppers and mixing tanks by means of the usual devices, such as conveyor belts and conveyor belts, and the use of such aggregates in concrete batching plants would entail the need to use complex devices which are ill-suited to concrete batching plants, such as pneumatic conveying devices, the installation of which would entail considerable transformation costs.
L'invention a pour but de permettre d'apporter une solution au problème de l'inhomogénéité de la répartition des granulats légers dans le béton, qui ne présentent pas les inconvénients des solutions proposées selon l'art antérieur. The invention aims to provide a solution to the problem of the inhomogeneity of the distribution of light aggregates in concrete, which does not have the drawbacks of the solutions proposed according to the prior art.
L'invention a également pour but de permettre d'utiliser des granulats légers de très faible densité pour la fabrication industrielle du béton dans des installations de grande capacité. The invention also aims to allow the use of light aggregates of very low density for the industrial manufacture of concrete in large capacity installations.
A cet effet, le procédé de fabrication de granulats selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1. To this end, the method of manufacturing aggregates according to the invention has the characteristics specified in claim 1.
Comme matière microporeuse qui constitue le noyau central des agglomérats composites, on peut utiliser toute matière appropriée, notamment l'une de celles qui sont actuellement employées comme granulat léger ou super-léger. En particulier, on peut utiliser l'une des matières suivantes: roches légères schisteuses ou argileuses, pierre ponce, poussolanes, verre expansé, perlites, vermiculites, bois, liège, charbon de bois, mousse de polyuréthane, chlorure de polyvinyle expansé, polystyrène expansé. As the microporous material which constitutes the central core of the composite agglomerates, any suitable material can be used, in particular one of those currently used as light or super-light aggregate. In particular, one of the following materials can be used: light shale or clayey rocks, pumice, poussolans, expanded glass, perlites, vermiculites, wood, cork, charcoal, polyurethane foam, expanded polyvinyl chloride, expanded polystyrene .
Avantageusement, on peut utiliser, comme matière microporeuse, le polystyrène expansé, notamment le matériau fabriqué par la société BASF et commercialisé sous le nom de «STYROPOR». Advantageously, it is possible to use, as microporous material, expanded polystyrene, in particular the material manufactured by the company BASF and marketed under the name of "STYROPOR".
De préférence, la densité de la matière microporeuse est comprise dans le domaine de 0,005 à 0,015. Preferably, the density of the microporous material is in the range of 0.005 to 0.015.
Les morceaux ou grains de matière microporeuse peuvent être de forme quelconque, régulière ou irrégulière, par exemple sphérique, ovoïde, polyédrique ou cylindrique, et leur granulometrie est, de préférence, comprise entre 0,1 et 30 mm. The pieces or grains of microporous material can be of any shape, regular or irregular, for example spherical, ovoid, polyhedral or cylindrical, and their particle size is preferably between 0.1 and 30 mm.
Comme sable, on peut notamment utiliser des sables de roches basaltiques, métamorphiques ou éruptives, ce sable étant d'origine alluvionnaire ou provenant du concassage de roches et ayant, de préférence, une granulométrie de 0,1 à 5 mm. As sand, it is possible in particular to use sands of basaltic, metamorphic or eruptive rocks, this sand being of alluvial origin or originating from rock crushing and preferably having a particle size of 0.1 to 5 mm.
Bien entendu, la granulométrie du sable utilise est avantageusement choisie en fonction des dimensions des morceaux ou grains de la matière légère microporeuse qui constitue le noyau central des agglomérats. De préférence, le rapport des dimensions maximales des grains de sable à celles des morceaux de matière légère microporeuse est de l'ordre de 0,25 à 0,5. On peut utiliser du sable constitué de plusieurs fractions de granulométries différentes. Of course, the particle size of the sand used is advantageously chosen as a function of the dimensions of the pieces or grains of the light microporous material which constitutes the central core of the agglomerates. Preferably, the ratio of the maximum dimensions of the grains of sand to those of the pieces of light microporous material is of the order of 0.25 to 0.5. It is possible to use sand made up of several fractions of different particle sizes.
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Comme liant hydraulique, on peut utiliser tout ciment artificiel ou naturel convenant pour la fabrication du béton, notamment du ciment Portland, ou encore de la chaux, du plâtre, ou un mélange de ciment et de chaux. As hydraulic binder, one can use any artificial or natural cement suitable for the manufacture of concrete, in particular Portland cement, or also lime, plaster, or a mixture of cement and lime.
Comme substance adhésive, on peu utiliser toute substance organique ou minérale appropriée, par exemple une solution aqueuse de protéines à base de collagène ou de gélatine, ou une solution de matière protéique obtenue par traitement enzymatique de sang animal. As an adhesive substance, any suitable organic or mineral substance can be used, for example an aqueous solution of proteins based on collagen or gelatin, or a solution of protein material obtained by enzymatic treatment of animal blood.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser comme substance adhésive un mélange d'une émulsion aqueuse acide de bitume, diluable à l'eau, et d'un latex synthétique. Un tel mélange est un produit nouveau qui constitue également un objet de l'invention. It is particularly advantageous to use as adhesive substance a mixture of an acidic aqueous emulsion of bitumen, dilutable with water, and a synthetic latex. Such a mixture is a new product which also constitutes an object of the invention.
On peut obtenir ce nouveau produit en émulsifiant à chaud du bitume émulsifiant (par exemple du bitume, constitué par un sous-produit de distillation du pétrole, ayant une valeur de pénétration de 180 à 220) en présence d'eau, d'au moins un acide minéral tel que l'acide chlorhydrique, et d'un adjuvant d'émulsification à base d'amine, puis en mélangeant l'émulsion ainsi obtenue avec un latex, notamment un latex synthétique (émulsion aqueuse d'une résine élastomère synthétique). This new product can be obtained by hot emulsifying bitumen emulsifier (for example bitumen, constituted by a petroleum distillation by-product, having a penetration value of 180 to 220) in the presence of water, at least a mineral acid such as hydrochloric acid, and an amine-based emulsifying adjuvant, then mixing the emulsion thus obtained with a latex, in particular a synthetic latex (aqueous emulsion of a synthetic elastomer resin) .
Pour la préparation de l'émulsion de bitume, on procède, de préférence, en mélangeant intimement par turbinage sous pression, en continu, du bitume chauffé à une température appropriée, de l'ordre de 120°C, et de l'eau préalablement portée à une température 60°, environ, en proportions pondérales de 60 à 70%, environ, de bitume pour 30 à 40% d'eau, en présence d'une solution aqueuse d'acide minéral et d'adjuvant d'émulsification. For the preparation of the bitumen emulsion, it is preferably carried out by intimately mixing, by pressure turbination, continuously, bitumen heated to an appropriate temperature, of the order of 120 ° C., and water beforehand. brought to a temperature of 60 °, approximately, in weight proportions of 60 to 70%, approximately, of bitumen for 30 to 40% of water, in the presence of an aqueous solution of mineral acid and of emulsifying adjuvant.
De préférence, les proportions d'émulsion de bitume et de latex dans cette substance adhésive sont de l'ordre de 80 à 97% en poids d'émulsion de bitume pour 3 à 20% en poids de latex. Preferably, the proportions of bitumen emulsion and of latex in this adhesive substance are of the order of 80 to 97% by weight of bitumen emulsion for 3 to 20% by weight of latex.
Pour la mise en œuvre du procédé de fabrication des granulats, on peut utiliser tout dispositif ou appareil approprié, tel qu'un malaxeur ou une assiette de granulation, ou encore une combinaison de plusieurs appareils différents, par exemple une combinaison de malaxeur ou assiette de granulation avec un dispositif permettant d'effectuer une pulvérisation de matière adhésive liquide sur des particules de matière légère microporeuse maintenues sous agitation énergique, par exemple dans un lit fluidisé. For the implementation of the aggregate manufacturing process, any suitable device or apparatus can be used, such as a mixer or a granulation plate, or even a combination of several different devices, for example a combination of mixer or plate of granulation with a device making it possible to spray a liquid adhesive material onto particles of microporous light material maintained under vigorous stirring, for example in a fluidized bed.
De préférence, le poids spécifique des agglomérats composites constituant les granulats selon l'invention est de l'ordre de 85 à 225 kg/m3. Preferably, the specific weight of the composite agglomerates constituting the aggregates according to the invention is of the order of 85 to 225 kg / m3.
L'invention concerne également l'utilisation des granulats pour la fabrication d'un béton allégé cette utilisation étant caractérisée par le fait que l'on mélange, de manière homogène, les granulats avec une quantité convenable de ciment hydraulique et d'eau. The invention also relates to the use of aggregates for the manufacture of lightweight concrete, this use being characterized by the fact that the aggregates are mixed homogeneously with a suitable quantity of hydraulic cement and water.
Bien entendu, on peut éventuellement incorporer également dans le mélange de granulats selon l'invention, de ciment hydraulique et d'eau, une certaine quantité de sable ainsi que de granulats ordinaires, par exemple des granulats roules ou concassés. Of course, it is optionally also possible to incorporate into the mixture of aggregates according to the invention, hydraulic cement and water, a certain amount of sand as well as ordinary aggregates, for example rolled or crushed aggregates.
L'invention permet d'obtenir un béton ayant un poids spécifique de l'ordre de 200 à 250 kg/m3, un tel béton étant, par conséquent, nettement plus léger que les bétons dits «super-légers» actuellement connus, dont le poids spécifique est d'au moins 500 kg/m3. The invention makes it possible to obtain a concrete having a specific weight of the order of 200 to 250 kg / m3, such concrete being, therefore, significantly lighter than the so-called “super-light” concretes currently known, the specific weight is at least 500 kg / m3.
Il est à noter que la présente invention permet d'utiliser comme matériau de départ une matière légère microporeuse ayant une densité bien au dessous de la limite inférieure des valeurs de densités des matières légères utilisables pour la fabrication de béton léger selon l'art antérieur. Ceci se traduit par une importante réduction du prix de revient des matières premières entrant dans la fabrication du béton. It should be noted that the present invention makes it possible to use as starting material a light microporous material having a density well below the lower limit of the density values of the light materials usable for the manufacture of light concrete according to the prior art. This results in a significant reduction in the cost price of the raw materials used in the manufacture of concrete.
Exemple 1: Example 1:
On fabrique des agglomérats constitués d'un noyau central sphérique en polystyrène expansé, enrobés de sable, à partir des matériaux suivants: Agglomerates made of a spherical central core made of expanded polystyrene, coated with sand, are made from the following materials:
Billes de polystyrène expansé (densité: 0,008) (mélange de billes ayant un diamètre variant entre 1 et 8 mm): 8 kg Expanded polystyrene beads (density: 0.008) (mixture of beads with a diameter varying between 1 and 8 mm): 8 kg
Sable siliceux (densité: 1,6) de granulométrie comprise entre 0,5 et 5 mm: 150 kg Silica sand (density: 1.6) with a particle size between 0.5 and 5 mm: 150 kg
Matière adhésive liquide (obtenue en diluant dans 3 I d'eau 4 kg d'un mélange de 90 parties en poids d'émulsion aqueuse acide de bitume, à 65% en poids de bitume, et 10 parties en poids de latex synthétique): 7 kg Liquid adhesive material (obtained by diluting in 3 I of water 4 kg of a mixture of 90 parts by weight of acidic aqueous emulsion of bitumen, at 65% by weight of bitumen, and 10 parts by weight of synthetic latex): 7 kg
On obtient l'émulsion aqueuse acide de bitume en turbinant à grande vitesse un mélange de bitume chauffé à 120° et d'eau chauffée à 60°C en proportions de 65% en poids de bitume pour 35% en poids d'eau, en présence de 1,5 kg d'acide chlorhydrique et 7 kg d'adjuvant d'émulsification à base d'amine (produit commercialisé sous le nom de «Emuisamine L 60») par tonne d'émulsion, en réalisant en continu les opérations de mélange et de turbinage. The acidic aqueous bitumen emulsion is obtained by turbinating at high speed a mixture of bitumen heated to 120 ° and water heated to 60 ° C in proportions of 65% by weight of bitumen to 35% by weight of water, presence of 1.5 kg of hydrochloric acid and 7 kg of amine-based emulsifying adjuvant (product marketed under the name of "Emuisamine L 60") per tonne of emulsion, continuously carrying out the operations of mixing and turbinating.
Pour la préparation des agglomérats, on mélange d'abord les billes de polystyrène expansé et la matière adhésive liquide dans un malaxeur, pendant environ 20 secondes, puis on introduit le sable tout en continuant le malaxage, et on obtient les agglomérats à l'état sec au bout d'un temps total de préparation de l'ordre de 1 minute. For the preparation of the agglomerates, first the expanded polystyrene beads and the liquid adhesive material are mixed in a kneader, for about 20 seconds, then the sand is introduced while continuing the kneading, and the agglomerates are obtained in the state dry after a total preparation time of about 1 minute.
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Les agglomérats ainsi obtenus ont un poids spécifique de 165 kg/m3 et ils conviennent parfaitement à la préparation d'un béton léger dans une centrale à béton n'ayant subi aucune transformation particulière, par simple mélange avec une quantité convenable de ciment Portland et d'eau, en ajoutant éventuellement une quantité supplémentaire de sable ou de gravier en fonction de la composition de béton désirée. The agglomerates thus obtained have a specific weight of 165 kg / m3 and they are perfectly suitable for the preparation of light concrete in a concrete plant which has not undergone any particular transformation, by simple mixing with a suitable quantity of Portland cement and water, possibly adding an additional quantity of sand or gravel depending on the desired concrete composition.
Exemple 2: Example 2:
On procède de manière similaire à celle qui est decrite dans l'exemple 1, mais en utilisant à la place de sable 150 kg de ciment Portland. The procedure is similar to that described in Example 1, but using 150 kg of Portland cement instead of sand.
Exemple 3: Example 3:
On procède de la même manière que dans les exemples 1 et 2, mais en utilisant un mélange de 75 kg de sable et 75 kg de ciment Portland. The procedure is the same as in Examples 1 and 2, but using a mixture of 75 kg of sand and 75 kg of Portland cement.
Exemple 4: Example 4:
On fabrique des granulats constitués d'un noyau central sphérique en polystyrène expansé enrobe d'une couche de ciment durci, en procédant de la même manière que dans l'exemple 1 mais en utilisant, à la place du sable, 25 kg de ciment Portland par mère cube de billes de polystyrène. Aggregates are made up of a spherical central core of expanded polystyrene coated with a layer of hardened cement, proceeding in the same way as in Example 1 but using 25 kg of Portland cement instead of sand. per cubic mother of polystyrene beads.
Exemple 5: Example 5:
On répète les opérations de l'exemple 4, en remplaçant les billes de polystyrène par les granulats obtenus selon l'exemple 4, de façon à obtenir des granulats revêtus d'une double couche de ciment durci. The operations of Example 4 are repeated, replacing the polystyrene beads with the aggregates obtained according to Example 4, so as to obtain aggregates coated with a double layer of hardened cement.
On peut utiliser les granulats obtenus selon les exemples 4 et 5, soit pour la fabrication de béton allégé, soit tels quels, comme matériau de remplissage ou d'isolation. The aggregates obtained according to Examples 4 and 5 can be used, either for the manufacture of lightened concrete, or as such, as filling or insulation material.
On peut également utiliser ces granulats à l'état partiellement ou entièrement enrobé dans du bitume pur ou dans une émulsion aqueuse de bitume. A cet effet, on peut réaliser l'incorporation des granulats dans le bitume ou l'émulsion de bitume «in situ», par exemple en appliquant directement une ou plusieurs couches pulvérulentes de granulats sur une surface, telle qu'une route, une terrasse, un toit-terrasse plat ou encore la surface supérieure d'un pare-avalanche, puis en recouvrant cette couche, ou chacune de ces couches, par une couche de bitume ou d'émulsion de bitume, ou encore préparer un mélange de granulats et matière bitumineuse dans une centrale d'enrobage. These aggregates can also be used in the state partially or entirely coated in pure bitumen or in an aqueous bitumen emulsion. For this purpose, it is possible to incorporate the aggregates into the bitumen or the bitumen emulsion "in situ", for example by directly applying one or more powdery layers of aggregates on a surface, such as a road, a terrace. , a flat roof terrace or the upper surface of an avalanche barrier, then covering this layer, or each of these layers, with a layer of bitumen or bitumen emulsion, or else prepare a mixture of aggregates and bituminous material in a coating plant.
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1991
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- 1991-07-31 AU AU82180/91A patent/AU8218091A/en not_active Abandoned
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Also Published As
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|---|---|
| WO1992002468A1 (en) | 1992-02-20 |
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