CH688550A5 - Filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton. - Google Patents
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Description
La présente invention concerne un filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton, par exemple, en ce qui concerne les liants hydrauliques, de ciments du type Portland composé.
En Suisse, à titre d'exemple, la production de liants hydrauliques repose sur le broyage de 95% en poids de clinker Portland avec 5% en poids d'ajouts et la quantité adéquate de sulfate de calcium. Il en résulte que pour la production de ces liants hydrauliques le bilan énergétique et les émissions, en particulier l'émission de CO2, sont très défavorables en comparaison avec d'autres pays surtout en raison de l'absence d'ajouts qui soient à la fois disponibles, bon marché et autorisés en Suisse comme le sont dans d'autres pays les cendres volantes, les laitiers etc.
Tout particulièrement mais non seulement en Suisse un souci permanent des cimentiers est de réaliser des économies d'énergie ainsi que de limiter l'émission de CO2 et d'autres émissions indésirables. En outre, tout particulièrement et non seulement en Suisse il est nécessaire de respecter l'environnement, donc de prévoir à cet effet d'importantes installations de protection de l'environnement qui entraînent une élévation supplémentaire des prix de revient pour les liants hydrauliques.
Une manière de réduire les prix de revient consiste à remplacer une partie du clinker Portland par un produit non seulement moins coûteux mais également disponible.
Un produit peu coûteux et disponible est le verre non recyclé: bouteilles cassées, tubes fluorescents, écrans de télévision et d'affichage etc.
Il est connu de plus que l'on ne peut pas utiliser du granulat de verre en tant que substitut d'une partie des granulats du béton sans faire préalablement subir au verre un traitement chimique et/ou thermique onéreux, car il est connu que le verre est nocif dans la production du béton, de manière générale, que ce soit sous forme de sable ou de gravier. En effet, en raison de la grande réactivité de la silice amorphe et aussi de la forte proportion de substances alcalines que le verre contient et dont la solubilité vient s'ajouter à celle qui est inhérente aux alcalins du clinker Portland, la silice solubilisée provenant du verre provoque une alcali-réaction (à savoir une dissolution alcaline par les alcalins du ciment) et elle se met alors sous forme de gel.
Le gonflement de ce gel dans les pores et les capillaires du béton provoque des gonflements importants et irréversibles de celui-ci et en entraîne finalement la destruction. Ainsi le verre non recyclé doit être mis en décharge, ce qui représente aujourd'hui des coûts indirects élevés et représentera bientôt, en Suisse à partir de l'an 2000, un très grave problème du fait de la fermeture des décharges.
Si l'on savait résoudre les problèmes physiques et chimiques cités plus haut et qui sont causés par le verre, le fait de remplacer dans le ciment Portland une partie du clinker par du verre non recyclé serait extrêmement avantageux et permettrait de remédier aux inconvénients précités. Plus particulièrement, le fait de remplacer dans le ciment Portland une partie du clinker par du verre non recyclé permettrait de diminuer le coût immédiat et le problème futur de la mise en décharge du verre, de diminuer en cimenterie d'une part la consommation d'énergie et d'autre part les émissions polluantes par l'abaissement de la proportion de clinker dans le ciment Portland, et ce faisant de réduire aussi deux contributions à l'effet de serre.
La présente invention apporte une solution à ces problèmes et propose à cet effet un filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton, caractérisé en ce qu'il contient du verre broyé.
Plus particulièrement, le filler pouzzolanique peut être caractérisé par une teneur en groupes chimiques SiO2 dont une fraction est liée structurellement dans du verre broyé. De façon encore plus spécifique, les groupes chimiques SiO2 peuvent faire partie d'un composant du filler pouzzolanique qui est le verre broyé.
Préférentiellement, dans le filler pouzzolanique selon l'invention, le verre broyé est composé de particules dont au moins 95% en poids ont une taille inférieure à 40 mu m et dont le diamètre médian est inférieur à 12 mu m, et/ou le verre broyé est composé de particules dont la finesse de mouture exprimée en tant que surface spécifique mesurée selon le procédé Blaine (mesure de finesse dans l'air) est supérieure à 5000 cm<2>/g, et/ou le verre broyé est composé de particules dont la surface spécifique mesurée selon le procédé BET (mesure de finesse sous azote) est supérieure à 5 m<2>/kg.
Quand on utilise le filler pouzzolanique selon l'invention pour la fabrication d'un liant hydraulique du type ciment Portland composé, soit les composants du liant hydraulique sont réunis avant broyage et broyés ensemble, soit les composants du liant hydraulique sont broyés séparément et mélangés après broyage. Quand on utilise le filler pouzzolanique selon l'invention pour la fabrication d'un béton, le filler pouzzolanique peut être mélangé aux autres constituants du béton au moment de la fabrication de celui-ci.
Il s'est avéré en effet que le broyage modifie la réactivité du verre essentiellement par suite de l'augmentation de la surface spécifique des particules de verre résultantes, et que cette modification est favorable dans le sens qu'elle permet l'emploi du verre dans le filler pouzzolanique. Plus précisément, à part l'effet de la nature du verre utilisé, c'est de la granulométrie du verre broyé, c'est-à-dire essentiellement de la finesse moyenne et de la répartition granulométrique des particules résultantes, que résulte dans le filler pouzzolanique selon l'invention le niveau approprié de pouzzolanicité et de sensibilité réduite à l'alcali-réaction et à la lixiviation des éléments toxiques.
La chélation des éléments toxiques contenus dans le verre a pour effet la fixation et l'insolubilisation de ceux-ci; cet effet est particulièrement important dans le cas des verres au baryum ou au plomb.
Par ailleurs, comme on le voit, la présente invention surmonte le préjugé de l'homme de l'art qui, sachant que l'on ne peut pas utiliser du verre non recyclé en tant que substitut d'une partie des granulats sans faire préalablement subir au verre un traitement chimique et/ou thermique onéreux, est conduit à rejeter tout emploi du verre dans un liant hydraulique et dans le béton.
L'invention permet d'utiliser des déchets de pratiquement tous les types de verre de nature très variée et qui sont habituellement mis en décharge, tels que verre à bouteilles, verre à vitres, verre utilisé pour les lampes et tubes à incandescence, verres spéciaux en particulier au baryum et au plomb, et verres fluorescents utilisés pour les écrans d'appareils électroniques, informatiques et de télévision, etc. L'invention fournit ainsi une solution élégante à l'important problème de l'élimination des déchets de verre.
En termes industriels dont la signification est équivalente à la définition de l'invention, celle-ci permet de substituer du verre au clinker dans une proportion qui peut s'élever à 50% en poids. Il en résulte une diminution des nuisances à l'environnement, en particulier des émissions de CO2 et de la consommation d'énergie thermique et/ou électrique qui eussent été nécessaires à la production des quantités de clinker qui précisément ont été, selon l'invention, substituées par du verre dans les ciments, les liants hydrauliques ou le béton.
Bien entendu la nature et l'origine du verre utilisé confère au filler pouzzolanique selon l'invention et aux liants hydrauliques composés fabriqués avec le filler pouzzolanique selon l'invention des propriétés qui peuvent varier selon cette nature et cette origine. C'est en particulier la raison pour laquelle la finesse du broyage auquel est soumis le verre doit de préférence être adaptée à la nature et l'origine du verre utilisé.
Il s'est avéré aussi que le filler pouzzolanique selon l'invention répond aux critères posés par les normes en vigueur concernant de façon générale la production des liants hydrauliques à base de clinker.
En ce qui concerne les éléments toxiques qui peuvent être apportés par le verre utilisé, c'est-à-dire qui peuvent exister dans le verre utilisé sans enfreindre la réglementation en vigueur en Suisse (connue aussi sous son abréviation en langue allemande "TVA"), ces éléments toxiques sont suffisamment insolubilisés au cours des réactions et/ou processus physico-chimiques et d'hydratation qui se produisent durant la prise du liant hydraulique issu du filler pouzzolanique selon l'invention. Des tests lixiviation ont été effectués en accord avec les méthodes standard préconisées par la réglementation TVA, et dans tous ces tests les éléments toxiques qui provenaient du verre et sont passés en solution sont restés en concentrations inférieures aux limites fixées par la réglementation TVA.
Il est particulièrement avantageux que le filler pouzzolanique selon l'invention, aussi bien que liant hydraulique ou le béton qui sont fabriqués avec ce filler pouzzolanique, puissent être produits avec les installations usuelles en cimenterie, le contrôle de cette production se faisant à l'aide de moyens classiquement utilisés en cimenterie en utilisant des méthodes de mesure et des modes opératoires conformes à ceux qui sont habituels en cimenterie.
En outre, il est particulièrement avantageux que le liant hydraulique ou le béton fabriqués avec le filler pouzzolanique selon l'invention supportent aussi bien que les liants hydrauliques ou le béton classiques l'adjonction d'additifs dans les proportions usuelles en accord avec les normes en vigueur en cimenterie en vue de conférer au produit, suivant les désirs et de la manière connue et habituelle, des propriétés particulières de compacité, d'ouvrabilité, de prise, de développement des résistances mécaniques, de résistance aux agressions chimiques, etc.
C'est pourquoi on peut fabriquer le filler pouzzolanique selon l'invention et aussi le liant hydraulique en réunissant les composants, dont le verre, avant de les broyer, ces composants étant alors soit mélangés préalablement, soit réunis directement dans le broyeur, pour y être finalement broyés ensemble et donner le filler pouzzolanique ou le liant hydraulique bien mélangé. On peut tout aussi bien fabriquer le filler pouzzolanique selon l'invention et aussi le liant hydraulique en broyant séparément le verre et les autres composants, puis en les mélangeant après broyage pour donner le filler pouzzolanique ou le liant hydraulique bien mélangé.
Pour évaluer le niveau de pouzzolanicité, c'est-à-dire l'indice d'activité obtenu avec les liants hydrauliques fabriqués avec le filler pouzzolanique selon l'invention, à titre d'exemple on a fabriqué des bétons dosés au m<3> comme suit:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>(a)<SEP>300 kg de ciment;
<tb><SEP>(b)<SEP>300 kg de liant hydraulique contenant 30% en poids de verre à bouteille;
<tb><SEP>(c)<SEP>300 kg de liant hydraulique contenant 30% en poids de verre au baryum.
<tb></TABLE>
Dans cet exemple, on a constaté dans tous les cas des indices d'activité supérieurs à 50% à 28 jours et approchant de 100% à 90 jours.
Pour évaluer l'effet produit par les liants hydrauliques fabriqués avec le filler pouzzolanique selon l'invention sur l'alcali-réaction, autrement dit pour évaluer l'effet du verre sur la dissolution alcaline par les alcalins du ciment, à titre d'exemple on a fabriqué des bétons en utilisant comme agrégats des granulats de référence désignés dans les normes sous le nom de Spratt et de Hornfels et que l'on sait contenir de la silice amorphe susceptible d'être réactive sous l'effet des alcalins, ainsi que l'un des liants hydrauliques suivants:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>(a)<SEP>un ciment classique pris comme référence;
<tb><SEP>(b)<SEP>un liant hydraulique fabriqué avec le filler pouzzolanique selon l'invention, basé sur le même clinker que le ciment classique mais dont 15% en poids sont substitués par du verre à bouteille;
<tb><SEP>(c)<SEP>un liant hydraulique fabriqué avec le filler pouzzolanique selon l'invention, basé sur le même clinker que le ciment classique mais dont 15% en poids sont substitués par du verre au baryum.
<tb></TABLE>
Dans cet exemple, on a constaté que la présence du verre a réduit de plus de moitié l'expansion du béton due à la sensibilité des granulats de Spratt et de Hornfels aux alcalins du ciment. On voit que le liant hydraulique fabriqué avec le filler pouzzolanique selon l'invention permet d'utiliser ces granulats de Spratt et de Hornfels pour toute une gamme d'usages où sans utilisation de l'invention ils seraient interdits.
Il apparaît que, mis en proportion appropriée dans un béton de composition appropriée, le verre du filler pouzzolanique selon l'invention et/ou du liant hydraulique fabriqué avec le filler pouzzolanique selon l'invention se comporte comme un puits à alcalins à effet rapide, avec tous les avantages que l'on peut en tirer dans les cas d'application les plus divers.
Dans ces exemples le verre au baryum provenait de déchets d'appareils électroniques.
Ainsi, les fillers pouzzolaniques selon l'invention et les liants hydrauliques fabriqués avec ceux-ci s'intègrent dans une famille de fillers et liants pouzzolaniques appropriés à l'usage industriel dans des conditions aussi bien classiques que particulières, tout en apportant leur contribution propre à la protection de l'environnement par une utilisation remarquable des déchets de verre.
Claims (9)
1. Filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton, caractérisé en ce qu'il contient du verre broyé.
2. Filler pouzzolanique selon la revendication 1, caractérisé par une teneur d'un composé chimique SiO2 dont une fraction provient du verre broyé.
3. Filler pouzzolanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que le composé chimique SiO2 provient entièrement du verre broyé.
4. Filler pouzzolanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre broyé est composé de particules dont au moins 95% en poids ont une taille inférieure à 40 mu m et dont le diamètre médian est inférieur à 12 mu m.
5.
Filler pouzzolanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre broyé est composé de particules dont la finesse de mouture exprimée en tant que surface spécifique mesurée selon le procédé Blaine est supérieure à 5000 cm<2>/g.
6. Filler pouzzolanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le verre broyé est composé de particules dont la surface spécifique mesurée selon le procédé BET est supérieure à 5 m<2>/kg.
7. Utilisation du filler pouzzolanique selon la revendication 1 pour la fabrication d'un liant hydraulique du type ciment Portland composé, caractérisée en ce que les composants du liant hydraulique sont réunis avant le broyage et broyés ensemble.
8.
Utilisation du filler pouzzolanique selon la revendication 1 pour la fabrication d'un liant hydraulique du type ciment Portland composé, caractérisée en ce que les composants du liant hydraulique sont broyés séparément et mélangés après le broyage.
9. Utilisation du filler pouzzolanique selon la revendication 1 pour la fabrication d'un béton, caractérisée en ce que le filler pouzzolanique est mélangé aux autres constituants du béton au moment de la fabrication de celui-ci.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH145394A CH688550A5 (fr) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CH145394A CH688550A5 (fr) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH688550A5 true CH688550A5 (fr) | 1997-11-14 |
Family
ID=4210826
Family Applications (1)
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| CH145394A CH688550A5 (fr) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | Filler pouzzolanique destiné à la production de liant hydraulique et de béton. |
Country Status (1)
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|---|---|
| CH (1) | CH688550A5 (fr) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2774089A1 (fr) * | 1998-01-29 | 1999-07-30 | Demontage Valorisation Electro | Ciment a base de verre |
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-
1994
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