EP4267526A1 - Procédé d'inertage d'argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction - Google Patents

Procédé d'inertage d'argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction

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EP4267526A1
EP4267526A1 EP21844709.2A EP21844709A EP4267526A1 EP 4267526 A1 EP4267526 A1 EP 4267526A1 EP 21844709 A EP21844709 A EP 21844709A EP 4267526 A1 EP4267526 A1 EP 4267526A1
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EP
European Patent Office
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acrylamide
water
monomeric
vinylformamide
units
Prior art date
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Pending
Application number
EP21844709.2A
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German (de)
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Thomas BOURSIER
Julien MESNAGER
Frédéric BLONDEL
Cédrick FAVERO
Johann Kieffer
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SNF Group
Original Assignee
SNF Group
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • C04B2111/1062—Halogen free or very low halogen-content materials

Definitions

  • TITLE Process for inerting clays in hydraulic compositions intended for construction
  • the present invention relates to a process for inerting clays in hydraulic compositions intended for construction.
  • Hydraulic compositions intended for construction such as for example cementitious compositions, contain aggregates and in particular sands whose quality is variable.
  • the scarcity of these materials sometimes forces those skilled in the art to turn to rock crushing.
  • there is a decrease in the quality of the aggregates which contain in particular a substantial quantity of clays, some of which are swelling, that is to say that they will become hydrated by absorbing a very large quantity of water on both their outer and inner surface by expanding their inter-leaf space.
  • These variations are the cause of significant fluctuations in the properties of hydraulic compositions such as rheological properties in the fresh state that are not appropriate until the embrittlement of the structures in the hardened state, thus posing obvious safety problems.
  • a hydraulic composition is characterized by its water/hydraulic binder ratio. This ratio depends in particular on the strength and durability of the finished material. The lower the ratio, the better the strength and durability. To reduce this ratio, superplasticizers are used. However, the clays present in the aggregates trap both water and these superplasticizers, which leads to a loss of implementation performance, overconsumption of adjuvant and difficult control of their dosage because of variations linked to clays in aggregates.
  • Synthetic polymers have therefore been developed in order to inert clays and avoid these problems.
  • Document WO 98/58887 proposes the use of agents modifying the activity of clays to limit the absorption of superplasticizers of the EO/PO type by these clays and thus to increase the performance of cements and concretes.
  • the document proposes in particular the use of inorganic or organic cations, including cationic polymers such as optionally alkoxylated quaternary polyamines.
  • Document WO 2006/032785 proposes using cationic polymers having a charge density greater than 0.5 meq/g, in particular cationic polymers obtained by condensation of epichlorohydrin with a dialkylamine.
  • inert clay polymers described in the prior art are cationic and research has focused on polymers with an increasingly high degree of cationicity in order to optimize performance.
  • these cationic polymers have quaternary ammonium functions and contain high levels of chloride, which poses numerous problems.
  • Chlorides are at the origin of attacks on cementitious matrices affecting their mechanical resistance. In addition to this physico-chemical aggression suffered by the matrix, there is the damage linked to the corrosion of the metal reinforcements, thus increasing the risk of degradation of the structures.
  • the depassivation of reinforcing steel begins when the chloride ions reach a critical concentration at the level of the first layer of reinforcement, after having passed through the concrete cover.
  • This critical concentration is currently very often standardized throughout the world in concrete formulations at rates sometimes lower than 0.2% of chlorides relative to the mass of the cement, values set by scientific knowledge, observation and experience. .
  • Document WO 2018/054991 relates to a process for obtaining polymers of high cationic density having a reduced chloride content. These cationic polymers can be used in compositions based on mineral binders to inhibit clays. However, they still contain too much chloride and do not cannot meet standard requirements. The existing solutions are therefore not satisfactory.
  • the problem that the invention proposes to solve is to provide a clay inerting agent for hydraulic compositions intended for construction with improved performance and containing no chloride.
  • the invention is based on the observation that water-soluble polymers of specific chemical nature and having a specific molecular weight offer an improvement in the inerting performance of clays in hydraulic compositions intended for construction and also make it possible to meet normative requirements because they do not do not contain chloride.
  • the present invention it is possible to achieve environmental objectives inherent in new technical innovations.
  • the polymers lead to a reduction in polymer consumption thanks to better performance.
  • the polymers of the invention do not contain chloride, which results not only in obtaining stronger construction materials, but above all this allows the environmental level to drastically reduce the waste and pollution of water usually required for washing sands and aggregates on filter belts. This allows this resource to be preserved for more noble purposes and avoids contamination of the environment by polluted water.
  • the monomers used in the polymers of the invention have a lower carbon footprint than the monomers used in the polymers of the prior art Indeed, they consist of only 3 carbons, which is the minimum to have a polymer functional (except polyethylene) and are produced in a short circuit compared to oil. Both in terms of their composition and their application benefits, these polymers are therefore more virtuous for the environment and its users.
  • the present invention relates to a process for inerting clays in hydraulic compositions intended for construction, said process comprising a step consisting in adding to the hydraulic composition or to one of its constituents at least one clay inerting agent , characterized in that the clay inerting agent is a water-soluble polymer comprising acrylamide, and/or vinylamine, and/or vinylformamide monomeric units, and optionally monomeric units of a chemical nature different from the aforesaid chemical natures, and characterized in that its weight-average molecular weight is between Mw L and Mw H, such that:
  • the polymers of the invention are chosen from:
  • the clay inert can be a composition comprising at least two water-soluble polymers according to the invention.
  • the water-soluble polymer according to the invention is preferably nonionic, i. e.it does not contain any anionic or cationic charge.
  • the water-soluble polymer according to the invention does not contain chloride ions.
  • the invention also relates to a hydraulic composition intended for construction comprising aggregates, at least one superplasticizer, and at least one clay inerting agent as described in the invention.
  • water-soluble polymer is understood to mean a polymer which gives an aqueous solution when it is dissolved with stirring at 25° C. and with a concentration of 20 gL ⁇ 1 in water.
  • polyacrylamide means a polymer comprising monomeric acrylamide units
  • polyvinylamine means a polymer comprising monomeric vinylamine units
  • polyvinylformamide means a polymer comprising monomeric vinylformamide units.
  • superplasticizer is understood to mean polymers making it possible to reduce the quantity of water in order to maintain in the hydraulic composition a high degree of slump, for example a high fluidity over a prolonged period of time.
  • these superplasticizers are carbon chain polymers such as polycarboxylates comprising oxyalkylated side chains such as ethoxy or propoxy.
  • nonionic polymer is understood to mean a polymer which does not comprise any cationic or anionic charge on its polymer chain.
  • hydraulic composition is intended to define any composition having a hydraulic setting, and most particularly mortars, concretes and cementitious compositions intended for the field of construction.
  • one of its constituents when this expression refers to the hydraulic composition, we mean the classic constituents of a hydraulic composition and which are known to those skilled in the art, such as aggregates (sand, limestone, ...), superplasticizers, as well as hydraulic binders such as cementitious binders, for example mortar or concrete.
  • aggregates is meant to define aggregates of a variable particle size such as sand, gravel. They can be of any mineral, limestone, siliceous or silico-calcareous or other nature.
  • the aggregates described in the context of the present invention, such as sand for example, comprise clays.
  • clays is understood to denote aluminum and/or magnesium silicates, in particular phyllosilicates with a sheet structure, typically spaced apart by about 7 to about 14 Angstroms. However, this term also covers clays of other types, in particular amorphous clays. Mention may be made, among the clays frequently encountered in aggregates, in particular of montmorillonite, illite, kaolinite and muscovite.
  • the proportion of monomeric units of acrylamide, and/or vinylamine, and/or vinylformamide in the water-soluble polymer according to the invention is preferably at least 70% molar relative to the total of monomeric units of the polymer, more preferably of at least 80% mol, more preferably at least 90% mol, even more preferably at least 95% mol.
  • the polymer according to the invention may comprise monomeric units of a chemical nature different from the abovementioned chemical natures.
  • said chemical natures reference is made to acrylamide, vinylformamide and vinylamine.
  • These monomeric units of different chemical nature can be monomeric units of hydrophobic nature, monomeric cationic units, monomeric anionic units, monomeric zwitterionic units, preferably monomeric units of hydrophobic nature.
  • the polymer according to the invention advantageously comprises only acrylamide and/or vinylamine and/or vinylformamide monomer units, and optionally hydrophobic monomer units.
  • the water-soluble polymer is preferably selected from acrylamide homopolymers, homopolyvinylamines, homopolyvinylformamides, more preferably homopolyvinylamines, homopolyvinylformamides.
  • the acrylamide/vinylamine copolymers advantageously comprise only acrylamide and vinylamine monomer units.
  • the acrylamide/vinylformamide copolymers advantageously comprise only acrylamide and vinylformamide monomer units.
  • the vinylamine/vinylformamide copolymers advantageously comprise only vinylamine/vinylformamide monomer units.
  • Acrylamide/vinylamine/vinylformamide terpolymers advantageously comprise only acrylamide, vinylamine and vinylformamide monomer units.
  • the polymers according to the invention additionally and advantageously comprise hydrophobic monomer units.
  • the proportions of the monomeric acrylamide, vinylamine and/or vinylormamide units may be adjusted by those skilled in the art.
  • the polymers according to the invention can advantageously comprise between 0.001 and 20% molar of monomeric units of hydrophobic nature, preferentially between 0.1 and 15% molar, and more preferentially between 0.1 and 10% molar.
  • the monomers having a hydrophobic nature are preferably chosen from the group consisting of esters of (meth)acrylic acid having an alkyl, hydroxyalkyl, arylalkyl, propoxylated, ethoxylated, or ethoxylated and propoxylated chain; (meth)acrylamide derivatives having an alkyl, hydroxyalkyl, arylalkyl propoxylated, ethoxylated, ethoxylated and propoxylated, or dialkyl chain; alkyl aryl sulfonates.
  • They are preferably chosen from hydroxyethylacrylate, ethylhexyl acrylate, hydroxypropylacrylate, butylacrylate, propylacrylate, dimethylacrylamide, butylacrylamide, terbutylacrylamide.
  • hydrophobic monomers in the polymer according to the invention makes it possible to improve the performance over a wider dosage range, thus allowing greater flexibility in the use of the clay inertants according to the invention on the sites processing, whether in the quarry for aggregates, or on the production sites of hydraulic compositions.
  • a person skilled in the art knows how to adjust the dosage to obtain optimum performance.
  • the Mannich products obtained by reaction of formaldehyde and dimethylamine on a polymer comprising monomeric acrylamide units also form part of the polymers according to the invention. Typically these polymers do not contain chloride ions. These products can be protonated by adding a non-chlorinated alkylating agent, preferably diethyl sulphate.
  • the molecular weight of the Mannich products according to the invention is between Mw L and Mw H.
  • the polymers according to the invention preferably do not contain any cationic or anionic charge at the pH of use of the product, which is generally between 10 and 13. Preferably, they do not contain any cationic, anionic or zwitterionic monomeric unit.
  • the weight-average molecular weight of the polymer according to the invention is expressed in daltons, and is between Mw L and Mw H, such that
  • the weight-average molecular weight of the polymer according to the invention is included in the range [Mw L - Mw H], Mw L consisting of the lower limit value of this range while Mw H consists of the upper limit value of this beach.
  • the polymer comprises several types of monomeric units of different chemical nature from the monomeric units of acrylamide, vinylamine, vinylformamide, then the monomeric proportion [MO] is equal to the sum of the proportions of these monomeric units of different chemical nature.
  • the polymer comprises, for example, 90 mol% of acrylamide monomeric units, 5 mol% of butylacrylate monomeric units, and 5 mol% of dimethylacrylamide monomeric units
  • [MO] is equal to 10 mol%
  • Mw L is equal to 2900 daltons
  • Mw H is equal to 65000 daltons.
  • the water-soluble polymer according to the invention comprises at least 80 molar % of acrylamide monomeric units, then its weight-average molecular weight is preferably between 2.5*Mw L and 0.8*Mw H, more preferably between 3.3*Mw L and 0.6 *Mw H, these preferred ranges therefore constituting weight-average molecular weight ranges that are more restricted than the range [Mw L - Mw H] mentioned above.
  • the polymer according to the invention is an acrylamide homopolymer
  • its weight-average molecular weight is preferably between 7,500 and 40,000 daltons, more preferably between 10,000 and 30,000 daltons.
  • the water-soluble polymer according to the invention comprises at least 80% molar of vinylamide and/or vinylformamide monomeric units, then its weight-average molecular weight is preferably between 2*Mw L and 5/6 (five sixths) *Mw H , more preferentially between 5*Mw L and 2/3 (two thirds) 'Mw H, these preferred ranges therefore constituting weight-average molecular weight ranges that are more restricted than the aforementioned range [Mw L - Mw H].
  • the polymer according to the invention is a homopolyvinylamide or a homopolyvinylformamide, its weight-average molecular weight is preferably between 7,500 and 40,000 daltons, more preferably between 10,000 and 30,000 daltons.
  • the polymer can have a linear, branched, star (star-shaped), comb (comb-shaped), dendritic or block structure.
  • the polymer is advantageously linear or structured, preferably linear.
  • structured polymer is meant a non-linear polymer which has side chains.
  • the polymer does not require the development of a particular polymerization process. Indeed, it can be obtained according to all the polymerization techniques well known to those skilled in the art. It can in particular be a question of polymerization in solution; gel polymerization; precipitation polymerization; emulsion polymerization (aqueous or reverse); suspension polymerization; reactive extrusion polymerization; water-in-water polymerization; or micellar polymerization.
  • the polymerization is generally a free radical polymerization, preferably by solution polymerization.
  • Free radical polymerization includes free radical polymerization using UV, azo, redox or thermal initiators as well as controlled radical polymerization (CRP) techniques or matrix polymerization techniques.
  • CRP controlled radical polymerization
  • a particularly advantageous technique for the manufacture of the polymers of the invention is RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) polymerization, which makes it possible to synthesize polymers of controlled architecture (block polymers, stars, combs, etc.) of low polydispersity and of high functionality.
  • RAFT Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer
  • Polyvinylamines can be obtained by:
  • Examples of monomers of formula (I) include in particular N-vinylformamide, N-vinyl-N-methylformamide, N-vinylacetamide, N-vinyl-N-methylacetamide, N-Vinyl-N-ethylacetamide, N -vinyl-propianamide, and N-vinyl-N-methylpropianamide and N-vinylbutyramide.
  • the preferred monomer being N-vinylformamide.
  • These monomers of formula (I) can be used alone or copolymerized with other monomers in the broad sense such as acrylamide or hydrophobic monomers, provided that the latter are not sensitive to hydrolysis.
  • Polyvinylamines are preferentially obtained by hydrolysis reaction, preferentially basic, of polyvinylformamide.
  • the polyvinylformamides are obtained according to methods known to those skilled in the art.
  • GPC Gel permeation chromatography
  • the polymer clay inerting agent can be used in different forms, preferably in the form of an aqueous solution, preferably comprising between 1 and 50% by weight of the inerting agent. It can be added by pouring or by spraying into the hydraulic composition or into one of its constituents.
  • the hydraulic composition preferably contains a cementitious binder. It is preferably a mortar or a concrete. It will preferably contain between 20 and 90% by weight of aggregates, between 0.01 and 1% by weight of superplasticizer relative to the dry base of the composition.
  • the other ingredients of the hydraulic composition are the ingredients usually encountered for the manufacture of such compositions. The method of preparing the hydraulic composition will be made according to the knowledge of the person skilled in the art.
  • the inerting agent according to the invention is added to the hydraulic composition, it is added during the preparation of the composition at any stage of its preparation. Its implementation is easy and poses no difficulty in mixing.
  • this addition is carried out prior to the addition of this constituent in the hydraulic composition. This may involve, for example, the addition of the inerting agent in the aggregates intended for the preparation of hydraulic compositions.
  • the aggregates are brought into contact with the inerting agent, preferably by mixing the whole during or after the treatment in order to ensure a good distribution of the composition and to obtain a homogeneously treated material.
  • aggregates with a clay content of 0.1 to 2% by weight will be treated.
  • the aggregate will preferably be dry (moisture less than 10% by weight) at the time of processing.
  • the aggregate will preferably be processed in the quarry.
  • the inerting agent is preferably used in an appropriate amount to ensure complete inerting of the clays present in the aggregates or in the hydraulic composition.
  • the treatment of an aggregate is generally satisfactory with a dosage of 2 to 200 ppm of inerting agent relative to the weight of aggregate. Those skilled in the art know how to adjust the dosage to obtain optimum performance.
  • inerting agent allows, as previously explained, an improvement in the inhibition of clays while offering a chloride-free solution thus meeting the normative requirements and market expectations. It allows in the long term to participate in a reduction of the phenomena of corrosion of metals, in the reduction of the attack of the cementitious matrix, and thus in the increase of the durability of the works.
  • the polymers according to the invention detailed in the examples do not contain chlorides.
  • the processes for obtaining the polymers are described below.
  • Acrylamide homopolymers are obtained by a solution polymerization process in deionized water.
  • the amount of transfer agent is adjusted to achieve the molar masses described in Table 1.
  • Homopolyvinylamines are obtained by alkaline hydrolysis of a poly(N-vinylformamide) following a solution polymerization process in water. Hydrolysis is quantitative.
  • copolymer of acrylamide and vinylamine is obtained by Hofmann degradation of a polyacrylamide in the presence of sodium hypobromite then casting the polyisocyanate in an excess of acid.
  • the copolymer of acrylamide and N-vinylformamide is obtained by copolymerization of acrylamide and N-vinylformamide by a solution polymerization process in deionized water.
  • the terpolymer of acrylamide, vinylamine and N-vinylformamide is obtained by Hofmann degradation of the copolymer of acrylamide and N-vinylformamide as described above.
  • VA Vinylamine EPI/DMA: cationic polymer obtained by polycondensation of epichloridrine and dimethylacrylamide
  • the polymer of counterexample 3 contains 26% by weight of chlorides.
  • Ciment Portland Le Classic (Lafarge, CEM II - 32.5 R, Cimenterie Le Opera), standardized sand (ciosceni du Littoral) and clay (bara-kade 200, Bentonite Performance Minerals LLC) are added to the bowl of the mixer then mixed at low speed for 15s to homogenize the mixture.
  • An aqueous solution of superplasticizer (Floset SH5) and clay inertant is prepared and added over a period of 30 s to the cement mixture with stirring at low speed.
  • the paste is then mixed for an additional 5 minutes.
  • the water/cement ratio is set at 0.45, the superplasticizer is dosed at 0.5% by mass relative to the weight of cement, the sand/cement ratio is equal to 3.
  • the quantity of inertant is dependent on the product tested and is expressed in % of dry product compared to sand.
  • the paste is then poured into an inverted cone (Abrams cone) on a Plexiglas plate. This cone is lifted and the dough spreads out. The diameter of the wafer (D) is measured.
  • the inert clay polymers of the invention make it possible to obtain performances superior to the counter-examples. In fact, they offer a recovery of at least 50% of the spreading obtained without inertant, whereas this value is less than 50% for the other polymers. In addition, the polymers of the invention make it possible to significantly reduce the dosages while being more effective. Polyvinylamine shows excellent results with more than 60% of the spreading found with dosages below 20 ppm. Polyvinylformamide also shows excellent performance with 100% of the spreading recovered. Finally, it is noted that the cationic polymer of counter-example 3 which contains chlorides (26% by weight) offers a lower performance than the polymers according to the invention which do not contain any.
  • polymer of example 4 is compared to the polymers of examples 10 and 12. The same application test as in part 2 is carried out. Polymer dosages vary and performance is shown in Table 3.
  • inert clay polymers of the invention containing a hydrophobic monomer offer good performance over a wider dosage range, thus allowing greater flexibility in their use at treatment sites, whether either in the quarry for the aggregates, or on the production sites of the hydraulic compositions.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé d'inertage des argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction, ledit procédé comprenant une étape consistant à ajouter à la composition hydraulique ou à l'un de ses constituants au moins un agent d'inertage d'argile, caractérisé en ce que l'agent d'inertage d'argile est un polymère hydrosoluble comprenant des unités monomériques acrylamide, et/ou vinylamine, et/ou vinylformamide, et optionnellement des unités monomériques de nature chimique différente des susdites natures chimiques, et caractérisé en ce que son poids moléculaire moyen en poids est compris entre Mw L et Mw H.

Description

TITRE : Procédé d'inertage d'argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un procédé d’inertage des argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction.
Etat antérieur de la technique
Les compositions hydrauliques destinées à la construction, comme par exemple les compositions cimentaires, contiennent des agrégats et notamment des sables dont la qualité est variable. La raréfaction de ces matériaux oblige parfois les hommes du métier à se tourner vers le concassage de roches. D’une manière générale, on constate une diminution de la qualité des agrégats qui contiennent notamment une quantité substantielle d’argiles dont certaines sont gonflantes, c’est-à-dire qu’elles vont s’hydrater en absorbant une quantité très importante d’eau à la fois sur leur surface externe et interne par expansion de leur espace inter-feuillets. Ces variations sont à l’origine de fluctuations importantes de propriétés des compositions hydrauliques comme des propriétés rhéologiques à l’état frais non appropriées jusqu’à la fragilisation des ouvrages à l’état durci posant ainsi des problèmes évidents de sécurité.
Une composition hydraulique est caractérisée par son rapport eau/liant hydraulique. De ce rapport dépend notamment la résistance et la durabilité du matériau fini. Plus le rapport est faible, meilleures sont la résistance et la durabilité. Pour diminuer ce rapport, des superplastifiants sont utilisés. Or les argiles présentes dans les agrégats piègent à la fois de l’eau mais aussi ces superplastifiants, ce qui entraîne une perte des performances de mise en œuvre, une surconsommation d’adjuvant et une maîtrise difficile de leur dosage à cause des variations liées aux argiles dans les agrégats.
Des polymères synthétiques ont donc été développés afin d’inerter les argiles et éviter ces problèmes. Le document WO 98/58887 propose l’utilisation d’agent modifiant l’activité des argiles pour limiter l’absorption des superplastifiants de type EO/PO par ces argiles et ainsi augmenter les performances des ciments et bétons. Le document propose notamment l’utilisation de cations inorganiques ou organiques parmi lesquels des polymères cationiques comme les polyamines quaternaires éventuellement alkoxylées. Le document WO 2006/032785 propose d’utiliser des polymères cationiques présentant une densité de charge supérieure à 0.5 meq/g, notamment des polymères cationiques obtenus par condensation d’épichlorhydrine avec une dialkylamine.
Le document WO 2013/124003 propose d’utiliser d’autres polymères cationiques comme les polyamines fonctionnalisées avec des groupements cationiques.
Les polymères inertant d’argile décrits dans l’art antérieur sont cationiques et les recherches se sont orientées vers des polymères ayant un degré de cationicité de plus en plus élevé afin d’optimiser les performances. Cependant ces polymères cationiques ont des fonctions ammonium quaternaires et contiennent des taux de chlorure importants ce qui pose de nombreux problèmes.
Les chlorures sont à l’origine d’attaques des matrices cimentaires affectant leur résistance mécanique. A cette agression physico-chimique que subit la matrice s’ajoutent les dommages liés à la corrosion des armatures métalliques augmentant ainsi le risque de dégradation des ouvrages d’art.
La dépassivation des aciers d’armatures s’amorce lorsque les ions chlorures atteignent une concentration critique au niveau du premier lit d’armatures, après avoir traversé le béton d’enrobage. Cette concentration critique est actuellement très souvent normée dans le monde dans les formulations de béton à des taux parfois inférieurs à 0,2 % de chlorures par rapport à la masse du ciment, valeurs fixées par les connaissances scientifiques, l’observation et l’expérience.
Les phénomènes sont très complexes et entraînent de sérieuses problématiques sur la durabilité et la sécurité des ouvrages de construction. C’est pourquoi la profession a mis en place des normes telles que la norme NF EN 14629 relative au mesurage du taux de chlorure d'un béton durci. Cette norme est principalement destinée à être utilisée pour estimer le risque de corrosion provoqué par les chlorures sur l'armature d'acier.
Les professionnels du secteur de la construction recherchent donc des solutions pour diminuer au maximum le taux de chlorures dans les compositions hydrauliques.
Le document WO 2018/054991 porte sur un procédé d’obtention de polymères de haute densité cationique présentant une teneur en chlorures réduite. Ces polymères cationiques peuvent être utilisés dans des compositions à base de liants minéraux pour inhiber les argiles. Cependant ils contiennent encore une quantité de chlorure trop importante et ne peuvent pas répondre aux exigences normatives. Les solutions existantes ne sont donc pas satisfaisantes.
Le problème que se propose de résoudre l’invention est de fournir un agent d’inertage d’argile pour les compositions hydrauliques destinées à la construction ayant des performances améliorées et ne contenant pas de chlorure.
Exposé de l’invention
L'invention repose sur la constatation que les polymères hydrosolubles de nature chimique spécifique et présentant un poids moléculaire spécifique offrent une amélioration des performances d’inertage des argiles dans les compositions hydrauliques destinées à la construction et permettent également de répondre aux exigences normatives car ils ne contiennent pas de chlorure.
Elle repose également sur la constatation que les propriétés d’inertage d’argile sont encore améliorées lorsque ces polymères hydrosolubles comprennent une quantité spécifique de motif monomérique à caractère hydrophobe.
Grâce à la présente invention, il est possible d'atteindre des objectifs environnementaux inhérents aux nouvelles innovations techniques. Dans le cas présent, les polymères conduisent à une réduction de consommation de polymères grâce à de meilleures performances.
De plus comme indiqué précédemment, les polymères de l’invention ne contiennent pas de chlorure ce qui a pour conséquence non seulement l’obtention de matériaux de construction plus solides, mais surtout cela permet au niveau environnemental de diminuer drastiquement le gaspillage et la pollution d’eau nécessaire habituellement au lavage à l’eau des sables et agrégats sur des bandes filtrantes. Cela permet ainsi de préserver cette ressource à des fins plus nobles et évite une contamination de l’environnement par des eaux polluées.
Par ailleurs, la non-présence de chlorure contribue à diminuer les phénomènes de salification des eaux qui conduisent parfois à la désertification.
Enfin, les monomères utilisés dans les polymères de l’invention ont une empreinte carbone plus faible que les monomères utilisés dans les polymères de l’art antérieur En effet, ils sont constitués de seulement 3 carbones, ce qui est le minimum pour avoir un polymère fonctionnel (excepté le polyéthylène) et sont produits en circuit court par rapport au pétrole. A la fois par leur composition et leurs bénéfices applicatifs, ces polymères sont donc plus vertueux pour l’environnement et ses utilisateurs.
La présente invention concerne un procédé d’inertage des argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction, ledit procédé comprenant une étape consistant à ajouter à la composition hydraulique ou à l’un de ses constituants au moins un agent d’inertage d’argile, caractérisé en ce que l’agent d’inertage d’argile est un polymère hydrosoluble comprenant des unités monomériques acrylamide, et/ou vinylamine, et/ou vinylformamide, et optionnellement des unités monomériques de nature chimique différente des susdites natures chimiques, et caractérisé en ce que son poids moléculaire moyen en poids est compris entre Mw L et Mw H, tel que :
- Mw L = [AM]*30 + [VA]*10 + [VF]*10 + [MO]*20, et
- Mw H = [AM]*500 + [VA]*3000 + [VF]*3000 + [M0]*2000, où [AM], [VA], [VF] et [MO] sont respectivement les proportions monomériques en mol% par rapport au nombre total d’unités monomériques du polymère, des unités monomériques d’acrylamide, de vinylamine, de vinylformamide et de nature chimique différente des susdites natures chimiques, la somme de [AM], [VA], [VF] et [MO] étant égale à 100% molaire.
Dans un mode préféré, les polymères de l’invention sont choisis parmi :
- les homopolymères d’acrylamides,
- les homopolyvinylamines,
- les homopolyvinyformamides,
- les copolymères comprenant deux unités monomériques choisies parmi : acrylamide, vinylformamide et vinylamine,
- les terpolymères comprenant des unités monomériques acrylamide, vinylformamide et vinylamine,
- les terpolymères comprenant au moins deux unités monomériques choisies parmi : acrylamide, vinylformamide et vinylamine, et au moins des unités monomériques ayant un caractère hydrophobe. Selon la présente invention, l’inertant d’argile peut être une composition comprenant au moins deux polymères hydrosolubles selon l’invention.
Le polymère hydrosoluble selon l’invention est de préférence non ionique, i. e.il ne contient aucune charge anionique ou cationique.
En particulier, le polymère hydrosoluble selon l’invention ne contient pas d’ions chlorure.
L’invention a également pour objet une composition hydraulique destinée à la construction comprenant des agrégats, au moins un agent superplastifiant, et au moins un agent d’inertage d’argile tel que décrit dans l’invention.
Dans le cadre de l’invention, on entend par le terme « polymère hydrosoluble » un polymère qui donne une solution aqueuse lorsqu’il est dissous sous agitation à 25°C et avec une concentration de 20 g.L-1 dans l’eau.
On entend par le terme « polyacrylamide » un polymère comprenant des unités monomériques acrylamide, par le terme « polyvinylamine » un polymère comprenant des unités monomériques vinylamine, et par le terme « polyvinylformamide » un polymère comprenant des unités monomériques vinylformamide.
On entend par le terme « superplastifiant » des polymères permettant de réduire la quantité d'eau pour maintenir dans la composition hydraulique un haut degré d'affaissement, par exemple une grande fluidité sur une période de temps prolongée. Chimiquement ces superplasifiants sont des polymères à chaîne carbonée comme les polycarboxylates comprenant des chaînes latérales oxyalkylées comme l’ethoxy ou le propoxy.
On entend par le terme « polymère non ionique » un polymère qui ne comporte pas de charge cationique ni anionique sur sa chaîne polymérique.
Par le terme « composition hydraulique », on entend définir toute composition présentant une prise hydraulique, et tout particulièrement les mortiers, bétons et compositions cimentaires destinés au domaine de la construction.
Par « l’un de ses constituants », lorsque cette expression se réfère à la composition hydraulique, on entend les constituants classiques d’une composition hydraulique et qui sont connus de l’homme du métier, tels que les agrégats (sable, calcaire, ...), les superplastifiants, ainsi que les liants hydrauliques tels que les liants cimentaires, par exemple le mortier ou le béton. Par le terme « agrégats », on entend définir des granulats d'une taille granulométrique variable comme le sable, le gravier. Ils peuvent être de toute nature minérale, calcaire, siliceuse ou silicocalcaire ou autre. En particulier, les agrégats décrits dans le cadre la présente invention tels que le sable par exemple, comprennent des argiles.
On entend par le terme « argiles » désigner des silicates d'aluminium et/ou de magnésium, notamment les phyllosilicates à structure en feuillets, typiquement espacés d'environ 7 à environ 14 Angstroms. Ce terme vise toutefois aussi des argiles d'autres types, notamment les argiles amorphes. Parmi les argiles rencontrées fréquemment dans les granulats peuvent être mentionnées notamment la montmorillonite, l'illite, la kaolinite et la muscovite.
La proportion d’unités monomériques d’acrylamide, et/ou vinylamine, et/ou vinylformamide dans le polymère hydrosoluble selon l’invention est préférentiellement d’au moins 70% molaire par rapport au total d’unités monomériques du polymère, plus préférentiellement d’au moins 80%mol, plus préférentiellement d’au moins 90% mol, encore plus préférentiellement d’au moins 95% mol. Outre les unités monomériques acrylamide, vinylformamide et vinylamine, le polymère selon l’invention peut comprend des unités monomériques de nature chimique différente des susdites natures chimiques. Par « susdites natures chimiques », il est fait référence à acrylamide, vinylformamide et vinylamine. Ces unités monomériques de nature chimique différente peuvent être des unités monomériques à caractère hydrophobe, des unités monomériques cationiques, des unités monomériques anioniques, des unités monomériques zwitterioniques, préférentiellement des unités monomériques à caractère hydrophobe.
Le polymère selon l’invention comprend avantageusement uniquement des motifs monomériques acrylamide et/ou vinylamine et/ou vinylformamide, et optionnellement des unités monomériques à caractère hydrophobe.
Le polymère hydrosoluble est préférentiellement sélectionné parmi les homopolymères d’acrylamide, les homopolyvinylamines, les homopolyvinylformamides, plus préférentiellement les homopolyvinylamines, les homopolyvinylformamides.
Les copolymères acrylamide/vinylamine comportent avantageusement uniquement des motifs monomériques acrylamide et vinylamine. Les copolymères acrylamide/vinylformamide comportent avantageusement uniquement des motifs monomériques acrylamide et vinylformamide. Les copolymères vinylamine/vinylformamide comportent avantageusement uniquement des motifs monomériques vinylamine/vinylformamide. Les terpolymères acrylamide/vinylamine/vinylformamide comportent avantageusement uniquement des motifs monomériques acrylamide, vinylamine et vinylformamide. Les polymères selon l’invention comprennent en outre et avantageusement des unités de monomère à caractère hydrophobe.
Les proportions des unités monomériques d’acrylamide, de vinylamine et/ou de vinylormamide pourront être ajustées par l’homme de métier.
Les polymères selon l’invention peuvent avantageusement comprendre entre 0.001 et 20% molaire d’unités monomériques à caractère hydrophobe, préférentiellement entre 0.1 et 15% molaire, et plus préférentiellement entre 0.1 et 10% molaire. Les monomères présentant un caractère hydrophobe sont de préférence choisis dans le groupe constitué par les esters de l’acide (méth)acrylique présentant une chaîne alkyle, hydroxyalkyl, arylalkyle, propoxylée, éthoxylée, ou éthoxylée et propoxylée ; les dérivés du (méth)acrylamide présentant une chaîne alkyle, hydroxyalkyle, arylalkyle propoxylée, éthoxylée, éthoxylée et propoxylée, ou dialkyle ; les alkyl aryl sulfonates. Ils sont de préférence choisis parmi l’hydroxyethylacrylate, l’éthylhexyl acrylate, l’hydroxypropylacrylate, le butylacrylate, le propylacrylate, le diméthylacrylamide, le butylacrylamide, le terbutylacrylamide.
La présence de monomères à caractère hydrophobe dans le polymère selon l’invention permet d’améliorer les performances sur une plus large gamme de dosage, permettant ainsi une plus grande flexibilité dans l’utilisation des inertants d’argiles selon l’invention sur les sites de traitement, que ce soit en carrière pour les agrégats, où sur les lieux de production des compositions hydrauliques. L’homme de métier sait ajuster le dosage pour obtenir les performances optimales.
Les produits de Mannich obtenus par réaction du formaldéhyde et de la diméthylamine sur un polymère comprenant des unité monomériques acrylamide font également parti des polymères selon l’invention. Typiquement ces polymères ne contiennent pas d’ion chlorure. Ces produits peuvent être protonés par ajout d’un agent alkylant non chloré, préférentiellement le diéthylsulfate. Le poids moléculaire des produits de Mannich selon l’invention est compris entre Mw L et Mw H.
Dans l’ensemble de l’invention, on comprendra que le pourcentage molaire des monomères du polymère sera égal à 100%.
Comme déjà mentionné, les polymères selon l’invention ne comportent de préférence aucune charge cationique ou anionique au pH d’utilisation du produit, qui est généralement compris entre 10 et 13. De préférence, ils ne contiennent pas d’unité monomérique cationique, anionique ou zwitterionique.
Le poids moléculaire moyen en poids du polymère selon l’invention est exprimé en daltons, et est compris entre Mw L et Mw H, tel que
- Mw L = [AM] * 30 + [VA]*10 + [VF]*10 + [MO]*20, et
- Mw H = [AM] * 500 + [VA]*3000 + [VF]*3000 + [M0]*2000, où [AM], [VA], [VF] et [MO] sont respectivement les proportions monomériques en mol% par rapport au nombre total d’unités monomériques du polymère, des unités monomériques d’acrylamide, de vinylamine, de vinylformamide et de nature chimique différente des susdites natures chimiques.
Ainsi, le poids moléculaire moyen en poids du polymère selon l’invention est compris dans la plage [Mw L - Mw H], Mw L consistant en la valeur limite basse de cette plage alors que Mw H consiste en la valeur limite haute de cette plage.
Lorsque le polymère comprend plusieurs types d’unités monomériques de nature chimique différente des unités monomériques d’acrylamide, de vinylamine, de vinylformamide, alors la proportion monomérique [MO] est égale à la somme des proportions de ces unités monomériques de nature chimique différente.
Lorsque le polymère comprend par exemple 90% mol d’unités monomériques acrylamide, 5% mol d’unité monomériques butylacrylate, et 5% mol d’unités monomériques diméthylacrylamide, alors [MO] est égale à 10% mol, Mw L est égale à 2900 daltons, et Mw H est égale à 65000 daltons.
Lorsque le polymère hydrosoluble selon l’invention comprend au moins 80% molaire d’unités monomériques acrylamide, alors son poids moléculaire moyen en poids est préférentiellement compris entre 2.5*Mw L et 0.8*Mw H, plus préférentiellement entre 3.3*Mw L et 0.6*Mw H, ces plages préférées constituant donc des plages de poids moléculaires moyens en poids plus restreintes que la plage [Mw L - Mw H] précitée. Lorsque le polymère selon l’invention est un homopolymère d’acrylamide, son poids moléculaire moyen en poids est préférentiellement compris entre 7500 et 40.000 daltons, plus préférentiellement entre 10.000 et 30.000 daltons. Lorsque le polymère hydrosoluble selon l’invention comprend au moins 80% molaire d’unités monomériques vinylamide et/ou vinylformamide, alors son poids moléculaire moyen en poids est préférentiellement compris entre 2*Mw L et 5/6 (cinq sixième) *Mw H, plus préférentiellement entre 5*Mw L et 2/3 (deux tiers) ‘Mw H, ces plages préférées constituant donc des plages de poids moléculaires moyens en poids plus restreintes que la plage [Mw L - Mw H] précitée. Lorsque le polymère selon l’invention est un homopolyvinylamide ou un homopolyvinylformamide, son poids moléculaire moyen en poids est préférentiellement compris entre 7500 et 40.000 daltons, plus préférentiellement entre 10.000 et 30.000 daltons.
Selon l’invention, le polymère peut avoir une structure linéaire, ramifiée, star (en forme d’étoile), comb (en forme de peigne), dendritique ou bloc. Le polymère est avantageusement linéaire ou structuré, de préférence linéaire. Par polymère structuré, on désigne un polymère non linéaire qui possède des chaînes latérales.
De manière générale, le polymère ne nécessite pas de développement de procédé de polymérisation particulier. En effet, il peut être obtenu selon toutes les techniques de polymérisation bien connues par l’homme de métier. Il peut notamment s’agir de polymérisation en solution ; polymérisation en gel ; polymérisation par précipitation ; polymérisation en émulsion (aqueuse ou inverse) ; polymérisation en suspension ; polymérisation par extrusion réactive ; polymérisation eau dans eau ; ou polymérisation micellaire.
La polymérisation est généralement une polymérisation à radicaux libres, de préférence par polymérisation en solution. Par polymérisation par radicaux libres, est inclue la polymérisation par radicaux libres au moyen d’initiateurs UV, azoïques, redox ou thermiques ainsi que les techniques de polymérisation radicalaire contrôlée (CRP) ou les techniques de polymérisation sur matrice.
Une technique particulièrement avantageuse pour la fabrication des polymères de l’invention est la polymérisation RAFT (Reversible Addition-Fragmentation Chain Transfer) qui permet de synthétiser des polymères d'architecture contrôlée (polymères à blocs, étoiles, peignes, etc) de faible polydispersité et de haute fonctionnalité.
Les polyvinylamines peuvent être obtenus par :
Réaction de dégradation dite d’Hofmann, sur un (co)polymère comprenant au moins un monomère non ionique choisi dans le groupe comprenant de manière non limitative l’acrylamide, le méthacrylamide, le N, N diméthylacrylamide, le t-butylacrylamide, l’octylacrylamide, et/ou,
Réaction de (co)polymérisation d’au moins un monomère de formule (I) : où R1 et R2 sont, indépendamment, un atome d’hydrogène ou une chaine alkylée de 1 à 6 carbones, suivie de l’élimination partielle ou complète du groupement -CO-R1 , par exemple par hydrolyse, de manière à former des fonctions amines.
Des exemples de monomères de formule (I) incluent notamment le N-vinylformamide, le N- vinyl-N-méthylformamide, le N-vinylacétamide, le N-vinyl-N-méthylacétamide, le N-Vinyl-N- éthylacétamide, le N-vinyl-propianamide, et le N-vinyl-N-methylpropianamide et le N- vinylbutyramide. Le monomère préféré étant le N-vinylformamide.
Ces monomères de formule (I) peuvent être utilisés seuls ou copolymérisés avec d’autres monomères au sens large comme l’acrylamide ou des monomères à caractère hydrophobe, à condition que ces derniers ne soient pas sensibles à l’hydrolyse.
Les polyvinylamines sont préférentiellement obtenues par réaction d’hydrolyse, préférentiellement basique, de polyvinylformamide. Les polyvinylformamides sont obtenues selon les méthodes connues par l’homme de métier.
La chromatographie par perméation de gel (GPC) est utilisée pour déterminer le poids moléculaire moyen en poids. Le poids moléculaire moyen en poids est mesuré par exemple sur un système Agilent 1260 Infinity équipé d’un détecteur de diffusion de la lumière à angles multiples Dawn HELOS, OPtilab T-Rex et de 2 colonnes en série : Shodex SB 807- HQ et Shodex 805-HQ. Les échantillons sont dilués à 1000 ppm dans la phase mobile saline et filtrés à 1 ,2pm. La mesure directe des polyvinylamines étant compliquée, leur poids moléculaire a été établi sur le précurseur polyacrylamide ou poly(N-vinylformamide) de préférence en utilisant le même système d’équipement et en considérant que la transformation en polyvinylamine est quantitative, c’est-à-dire que la réaction engagée est complète. Le polymère agent d’inertage d’argile peut être utilisé sous différente forme, de préférence sous forme de solution aqueuse, comprenant de préférence entre 1 et 50% en poids de l’agent inertant. Il peut être ajouté par déversement ou par pulvérisation dans la composition hydraulique ou dans l’un de ses constituants.
La composition hydraulique contient de préférence un liant cimentaire. Elle est de préférence un mortier ou un béton. Elle contiendra préférentiellement entre 20 et 90 % en poids d’agrégats, entre 0,01 et 1 % en poids de superplastifiant par rapport à la base sèche de la composition. Les autres ingrédients de la composition hydraulique sont les ingrédients usuellement rencontrés pour la fabrication de telles compositions. La méthode de préparation de la composition hydraulique sera faite selon les connaissances de l’homme de métier.
Dans le cas où l’agent d’inertage selon l’invention est ajouté dans la composition hydraulique, il est ajouté lors de la préparation de la composition à n’importe quelle étape de sa préparation. Sa mise en œuvre est facile et ne pose aucune difficulté de mélange.
Dans le cas où l’agent d’inertage selon l’invention est ajouté à l’un de ses constituants, cet ajout est réalisé préalablement à l’ajout de ce constituant dans la composition hydraulique. Il peut s’agir par exemple de l’ajout de l’agent d’inertage dans les agrégats destinés à la préparation de compositions hydrauliques.
Dans ce cas les agrégats sont mis en contact avec l’agent inertant, de préférence en mélangeant l’ensemble pendant ou après le traitement afin d'assurer une bonne répartition de la composition et obtenir un matériau traité de manière homogène. On traitera généralement des agrégats ayant une teneur en argile de 0, 1 à 2% en poids. L’agrégat sera de préférence sec (humidité inférieure à 10% en poids) au moment du traitement. L’agrégat sera préférentiellement traité en carrière.
Il suffit en principe de mettre l’agent inertant en contact avec l’agrégat pour assurer un inertage des argiles contenues dans ceux-ci. Une mise en contact de quelques secondes ou quelques minutes est généralement suffisante.
L’agent inertant est de préférence utilisé dans une quantité appropriée pour assurer l'inertage complet des argiles présentes dans les agrégats ou dans la composition hydraulique. A titre indicatif, le traitement d'un agrégat est généralement satisfaisant avec un dosage de 2 à 200 ppm d’agent inertant par rapport au poids d’agrégat. L’homme de métier sait ajuster le dosage pour obtenir les performances optimales.
L’ajout de l’agent inertant permet comme précédemment expliqué une amélioration de l’inhibition des argiles tout en offrant une solution sans chlorure répondant ainsi aux exigences normatives et aux attentes du marché. Il permet à long terme de participer à une réduction des phénomènes de corrosion des métaux, à la réduction de l’attaque de la matrice cimentaire, et ainsi à l’augmentation de la durabilité des ouvrages.
Les exemples suivants ne sont donnés qu’à titre d’illustration de l’objet de l’invention, sans la limiter en aucune manière.
Exemples
1/ Polymère inertant d’arqile
Les polymères selon l’invention détaillés dans les exemples ne contiennent pas de chlorures. Les procédés d’obtention des polymères sont décrits ci-après.
Les homopolymères d’acrylamide sont obtenus par un procédé de polymérisation en solution dans l’eau déionisée. La quantité d’agent de transfert est ajustée pour atteindre les masses molaires décrites dans le tableau 1 .
Les homopolyvinylamines sont obtenus par hydrolyse alcaline d’un poly(N-vinylformamide) suivant un procédé de polymérisation en solution dans l’eau. L’hydrolyse est quantitative.
Le copolymère d’acrylamide et de vinylamine est obtenu par dégradation d’Hofmann d’un polyacrylamide en présence d’hypobromite de sodium puis coulée du polyisocyanate dans un excès d’acide.
Le copolymère d’acrylamide et de N-vinylformamide est obtenu par copolymérisation d’acrylamide et de N-vinylformamide par un procédé de polymérisation en solution dans l’eau déionisée.
Le terpolymère d’acrylamide, de vinylamine et de N-vinylformamide est obtenu par dégradation d’Hofmann du copolymère d’acrylamide et de N-vinylformamide comme décrit précédemment.
Le tableau 1 ci-dessous récapitule les compositions des polymères synthétisés. [Table 1]
ACM : Acrylamide
VA : Vinylamine EPI/DMA : polymère cationique obtenu par polycondensation de l’épichloridrine et du diméthylacrylamide
DMA : diméthylacrylamide
VF : Vinylformamide
BA : Acrylate de Butyle Mw : Poids moléculaire moyen en poids
Le polymère du contre-exemple 3 contient 26% en poids de chlorures.
2/ Tests Applicatifs Du Ciment Portland Le Classic (Lafarge, CEM II - 32.5 R, Cimenterie Le Teil), du sable normalisé (Société Nouvelle du Littoral) et de l’argile (bara-kade 200, Bentonite Performance Minerals LLC) sont ajoutés dans le bol du malaxeur puis mélangés à petite vitesse pendant 15s pour homogénéiser le mélange. Une solution aqueuse de superplastifiant (Floset SH5) et d’inertant d’argile est préparée et ajoutée sur une durée de 30 s au mélange de ciment sous agitation à petite vitesse. La pâte est alors mélangée pendant 5 min supplémentaires. Le rapport eau/ciment est fixé à 0.45, le superplastifiant est dosé à 0.5% massique par rapport au poids de ciment, le rapport sable/ciment est égale à 3. La quantité d’inertant est dépendante du produit testé et est exprimée en % de produit sec par rapport au sable.
La pâte est ensuite versée dans un cône retourné (cône d’Abrams) sur une plaque de plexiglas. Ce cône est soulevé et la pâte s’étale. Le diamètre de la galette (D) est mesuré.
Celui est comparé avec le diamètre de la galette sans argile (Dmax = 320 mm) et le diamètre de la galette sans inertant (Dmin = 250 mm) en appliquant la formule suivante :
% étalement retrouvé = (D-Dmin)/(Dmax-Dmin) x 100
Plus la valeur est proche de 100%, meilleure est l’inhibition des argiles.
Les polymères inertant d’argile synthétisés précédemment sont ainsi testés. Pour chaque exemple il a été déterminé le point optimum en termes de performance. Ce sont ces résultats qui sont consignés dans le tableau 2 suivant.
[Table 2]
Tableau 2 - Résultats des tests applicatifs
Les polymères inertants d’argile de l’invention permettent d’obtenir des performances supérieures aux contre-exemples. En effet ils offrent une récupération d’au moins 50% de l’étalement obtenu sans inertant alors que cette valeur est inférieure à 50% pour les autres polymères. De plus les polymères de l’invention permettent de diminuer significativement les dosages tout en étant plus efficace. La polyvinylamine présente d’excellents résultats avec plus de 60% de l’étalement retrouvé avec des dosages inférieurs à 20 ppm. La polyvinylformamide présente aussi d’excellentes performances avec 100% de l’étalement retrouvé. Enfin on note que le polymère cationique du contre-exemple 3 qui contient des chlorures (26% en poids) offre une performance inférieure aux polymères selon l’invention qui n’en contiennent pas.
3/ Série d’essais sur des copolymères contenant un monomère à caractère hydrophobe
Le polymère de l’exemple 4 est comparé aux polymères des exemples 10 et 12. Le même test applicatif que dans la partie 2 est réalisé. Les dosages en polymères varient et les performances sont consignées dans le tableau 3.
[Table 3]
Tableau 3 - Résultats des tests applicatifs
Les polymères inertants d’argile de l’invention contenant un monomère à caractère hydrophobe (Ex10 et 12) offrent des bonnes performances sur une plus large gamme de dosage, permettant ainsi une plus grande flexibilité dans leur utilisation sur les sites de traitement, que ce soit en carrière pour les agrégats, où sur les lieux de production des compositions hydrauliques.

Claims

REVENDICATIONS Procédé d’inertage des argiles dans des compositions hydrauliques destinées à la construction, ledit procédé comprenant une étape consistant à ajouter à la composition hydraulique ou à l’un de ses constituants au moins un agent d’inertage d’argile, caractérisé en ce que l’agent d’inertage d’argile est un polymère hydrosoluble comprenant des unités monomériques acrylamide, et/ou vinylamine, et/ou vinylformamide, et optionnellement des unités monomériques de nature chimique différente des susdites natures chimiques, et caractérisé en ce que son poids moléculaire moyen en poids est compris entre Mw L et Mw H, tel que :
Mw L = [AM]*30 + [VA]*10 + [VF]*10 + [MO]*20, et
Mw H = [AM]*500 + [VA]*3000 + [VF]*3000 + [M0]*2000, où [AM], [VA], [VF] et [MO] sont respectivement les proportions monomériques en mol% par rapport au nombre total d’unités monomériques du polymère, des unités monomériques d’acrylamide, de vinylamine, de vinylformamide et de nature chimique différente des susdites natures chimiques, la somme de [AM], [VA], [VF] et [MO] étant égale à 100% molaire. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble est non ionique. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble est choisi parmi : les homopolymères d’acrylamides, les homopolyvinylamines, les homopolyvinyformamides,
- les copolymères comprenant deux unités monomériques choisies parmi : acrylamide, vinylformamide et vinylamine, les terpolymères comprenant des unités monomériques acrylamide, vinylformamide et vinylamine, les terpolymères comprenant au moins deux unités monomériques choisies parmi : acrylamide, vinylformamide et vinylamine, et au moins des unités monomériques ayant un caractère hydrophobe. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble contient uniquement des motifs monomériques acrylamide et/ou vinylamine et/ou vinylformamide, et optionnellement des unités monomériques à caractère hydrophobe. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble est sélectionné parmi les homopolymères d’acrylamide, les homopolyvinylamines, et les homopolyvinylformamides. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la proportion d’unités monomériques d’acrylamide, et/ou vinylamine, et/ou vinylformamide dans le polymère hydrosoluble est préférentiellement d’au moins 70% molaire par rapport au total d’unités monomériques du polymère. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble comprend des unités monomériques à caractère hydrophobe. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble comprend entre 0.001 et 20% molaire d’unités monomériques à caractère hydrophobe. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les monomères à caractère hydrophobe sont l’hydroxyethylacrylate, l’hydroxypropylacrylate, le butylacrylate, le propylacrylate, le diméthylacrylamide, le butylacrylamide. Procédé selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble comprend au moins 80% molaire d’unités monomériques acrylamide, et a un poids moléculaire moyen en poids compris entre 2.5*Mw L et 0.8*Mw H. Procédé selon l’une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble comprend au moins 80% molaire d’unités monomériques vinylamide et/ou vinylformamide, et a un poids moléculaire moyen en poids compris entre 2*Mw L et 5/6*Mw H. Procédé selon l’une des revendications 2 à 11 , caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble non ionique est linéaire. Procédé selon l’une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le polymère hydrosoluble est ajouté à la composition hydraulique ou à l’un de ses constituants à un dosage de 2 à 200 ppm d’agent inertant par rapport au poids d’agrégat. 19 Composition hydraulique destinée à la construction comprenant des agrégats, lesdits agrégats comprenant des argiles, au moins un agent superplastifiant, et au moins un agent d’inertage d’argile caractérisée en ce que l’agent d’inertage d’argile est un polymère hydrosoluble comprenant des unités monomériques acrylamide, et/ou vinylamine, et/ou vinylformamide, et optionnellement des unités monomériques de nature chimique différente des susdites natures chimiques, et caractérisé en ce que son poids moléculaire moyen en poids est compris entre Mw L et Mw H, tel que :
Mw L = [AM]*30 + [VA]*10 + [VF]*10 + [MO]*20, et
Mw H = [AM]*500 + [VA]*3000 + [VF]*3000 + [M0]*2000, où [AM], [VA], [VF] et [MO] sont respectivement les proportions monomériques en mol% par rapport au nombre total d’unités monomériques du polymère, des unités monomériques d’acrylamide, de vinylamine, de vinylformamide et de nature chimique différente des susdites natures chimiques, la somme de [AM], [VA], [VF] et [MO] étant égale à 100% molaire. Composition selon la revendication 14, caractérisé en ce que la composition est un mortier ou un béton.
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