FR2507176A1 - MORTAR FIREFIGHTER - Google Patents
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Abstract
Description
Mortier anti-feu
La présente invention se rapporte à un mortier antifeu, à base de sulfate de calcium semi-hydraté,par exemple sous la forme de platre et d'eau, et a son utilisation pour la réalisation, notamment par coulage, de protections d'éléments de construction contre le feu et plus particulièrement contre la chaleur.Fireproof mortar
The present invention relates to a fireproof mortar, based on calcium sulphate semi-hydrated, for example in the form of plaster and water, and its use for producing, particularly by casting, protections of elements of construction against fire and more particularly against heat.
On sait qu'il existe dans la construction des normes de résistance au feu et à la chaleur auxquelles doivent répondre les protections pour les différents éléments de construction. Généralement, la classe de résistance au feu est déterminée en fonction du temps nécessaire pour que la face dite "froide" de la protection,c'està-dire celle qui est en contact avec l'élément de construction à protéger, atteigne la température critique dépendant de la nature de cet élément. It is known that there are standards of fire and heat resistance in construction that must be met by the protections for the different building elements. Generally, the fire resistance class is determined as a function of the time required for the so-called "cold" face of the protection, ie that which is in contact with the building element to be protected, to reach the critical temperature. depending on the nature of this element.
L'efficacité des matériaux utilisés pour constituer de telles protections anti-feu est basée sur leur pouvoir d'isolation thermique. Le matériau peut être par exemple mauvais conducteur de chaleur (amiante, laines minérales), ou bien présenter une structure composée d'une multitude de cellules d'air séparées les unes des autres (mousses synthétiques, peintures intumescentes), ou bien encore comporter des molécules d'eau de cristallisation et être susceptible de se déshydrater partiellement sous l'effet de la chaleur (platre). The effectiveness of the materials used to constitute such fire protection is based on their thermal insulation power. The material may be, for example, a poor conductor of heat (asbestos, mineral wool), or may have a structure composed of a multitude of air cells separated from each other (synthetic foams, intumescent paints), or even comprise water molecules of crystallization and to be able to dehydrate partially under the effect of heat (plaster).
Parmi les différents matériaux précités, le plâtre peut être mis en oeuvre sous la forme de plaques a découper aux dimensions voulues et plus difficilement par projection. Par contre, il est apparu nécessaire pour permettre la mise en oeuvre du platre par coulage et pour augmenter son efficacité comme matériau de protection anti-feu, d'une part de lui adjoindre un composant destiné a amelio- rer ses caractéristiques mécaniques et d'autre part de le combiner dans une nouvelle composition de manière à accroître ses caractéristiques d'isolation thermique. Among the various aforementioned materials, the plaster can be implemented in the form of cutting plates to the desired dimensions and more difficult by projection. On the other hand, it appeared necessary to allow the plaster to be poured and to increase its effectiveness as a fire-protection material, on the one hand to add a component intended to improve its mechanical characteristics and to on the other hand to combine it in a new composition so as to increase its thermal insulation characteristics.
Le but ci-dessus est atteint par le mortier antifeu selon l'invention qui comprend un mélange de sulfate de calcium semi-hydraté ou d'un produit similaire, d'eau, de particules fines inertes et d'un matériau fibreux. The above object is achieved by the fireproof mortar according to the invention which comprises a mixture of calcium sulphate hemihydrate or a similar product, water, inert fine particles and a fibrous material.
On sait en effet que le plâtre est un matériau obtenu par la déshydratation partielle du gypse au-dessus de 1000C et correspondant approximativement à la formule CaS04. 1/2 H20. Ce semi-hydrate a la propriété par addition d'eau de se réhydrater et de recristalliser sous la forme de longues aiguilles de CaS04. 2H20. Ces aiguilles s'enchevêtrent et forment une masse solide dont la forme est celle donnée par moulage à la pâte humide, ce qui confère au platre ses caractéristiques le destinant à des usages comme liant ou matériau de prise notamment. It is known that plaster is a material obtained by the partial dehydration of gypsum above 1000C and approximately corresponding to the formula CaSO4. 1/2 H20. This semi-hydrate has the property by adding water to rehydrate and recrystallize in the form of long needles of CaSO4. 2:20. These needles intertwine and form a solid mass whose shape is that given by molding in the wet paste, which gives the plaster its characteristics for use as binder or setting material in particular.
Le platre commercial peut contenir d'autres sulfates de Ca, sous forme hydratée ou non ainsi que d'autres impuretés.The commercial plaster may contain other Ca sulphates, in hydrated form or not and other impurities.
Dans la présente invention, le sulfate de calcium semi-hydraté peut être utilisé sous une forme pure ou sous-forme de platre, tous les platres à mouler ou de construction des variétés allotropiques a etss pouvant être utilisés. In the present invention, the calcium sulphate hemihydrate can be used in pure form or in the form of plaster, all molding or construction plies of allotropic varieties can be used.
Par produit similaire au sulfate de calcium semihydraté, on entend ici un composé ou un mélange de composés présentant les mimes caractéristiques que celles mentionnées ci-dessus, c'est-à-dire susceptible de fixer par hydratation une ou plusieurs molécules d'eau en recristallisant. By product similar to calcium sulphate hemihydrate is meant here a compound or a mixture of compounds having the same characteristics as those mentioned above, that is to say capable of fixing by hydration one or more water molecules in recrystallization.
Lors d'essais de résistance au feu de protections réalisées en differentes compositions à base de platre, il a été mis en évidence une stabilisation momentanée de la température mesurée sur la face froide de la protection ou directement sur l'élément de construction destiné à être protegé . Cette stabilisation, se présentant sous la forme d'un palier sur le graphique de température en fonction du temps, correspond à la libération partielle des molécules d'eau de cristallisation. In tests of fire resistance of protections made in different compositions based on plaster, it has been demonstrated a temporary stabilization of the temperature measured on the cold side of the protection or directly on the building element intended to be protected. This stabilization, in the form of a plateau on the graph of temperature as a function of time, corresponds to the partial release of the water molecules of crystallization.
Dans le cadre de la presente invention, ont e été poursuivies des recherches pour tenter de prolonger le palier précité, afin d'augmenter la durée que met la face froide de la protection pour atteindre une température critique prédéterminée, et ainsi donner à la composition un caractère isotherme. Ces recherches ont abouti à la mise en évidence du fait que l'addition au sulfate de calcium de particules fines inertes modifie la structure capillaire du matériau en 11 obstruant partiellement. Cette obstruction retient les molécules d'eau de cristallisation libérées par la chaleur, qui créent alors une sorte de barrière tisothermiquet augmentant de manière très importante le palier défini précédemment et par là la résistance au feu.La température de cette barrière "isothermique" est limitée bien entendu au point d'ébullition de liteau en fonction de la pression qu'elle engendre à l'intérieur du matériau. In the context of the present invention, investigations have been continued to try to prolong the aforementioned step, in order to increase the duration that the cold side of the protection sets to reach a predetermined critical temperature, and thus to give the composition a isothermal character. This research has led to the demonstration that calcium sulphate addition of inert fine particles alters the capillary structure of the material by partially occluding it. This obstruction retains the water molecules of crystallization released by heat, which then create a kind of tisothermal barrier and significantly increasing the previously defined level and thereby the fire resistance. The temperature of this "isothermal" barrier is limited of course at the boiling point of the batt depending on the pressure it generates inside the material.
Comme particules fines inertes, on peut utiliser dans la présente invention toutes sortes de poudres minérales ou synthétiques, par exemple des poudres de quartz, de silice, de calcaire, etc, des terres colorantes telles que la terre de Sienne, des oxydes métalliques comme par exem- ple l'oxyde de fer, etc. Les dimensions de ces particules sont en principe comprises entre 0,1 et 100 > toutefois, une granulométrie relativement homogène entre 1 et 20 % est préférée. As inert fine particles, it is possible to use in the present invention all kinds of mineral or synthetic powders, for example powders of quartz, silica, limestone, etc., coloring earths such as Sienna, metal oxides as per for example, iron oxide, etc. The dimensions of these particles are in principle between 0.1 and 100, however, a relatively homogeneous particle size between 1 and 20% is preferred.
Pour renforcer la structure du matériau, afin qutil puisse résister aux pressions internes dues à la libération des molécules d'eau et aux déformations causées par ltélé- vation de la température, le mortier anti-feu selon l'invention contient également un matériau fibreux. Celuici peut se présenter par exemple sous la forme de brins de fibres minérales ou synthétiques d'une longueur de 5 à 50 mm de préférence. In order to reinforce the structure of the material, so that it can withstand the internal pressures due to the release of the water molecules and the deformations caused by the increase of the temperature, the fireproof mortar according to the invention also contains a fibrous material. It may for example be in the form of strands of mineral or synthetic fibers preferably 5 to 50 mm in length.
Selon des variantes, le mortier selon l'invention peut également contenir d'autres composants additionnels. According to variants, the mortar according to the invention may also contain other additional components.
Par exemple, lorsque le mortier est destiné à etre mis en oeuvre par coulage, il est additionné d'un agent d'homogénéisation, par exemple de l'éther de cellu lose, afin d'éviter toute ségrégation et d'obtenir une protection monolithique sans joint ni raccord. For example, when the mortar is intended to be used by casting, it is added with a homogenizing agent, for example cellulose ether, in order to avoid any segregation and to obtain a monolithic protection. without joint or connection.
Lorsque le mortier est destiné a être transporté sous forme gâchée dans des canalisations souples raccordées à une pompe, un retardateur de prise sera ajouté. When the mortar is intended to be transported in tempered form into flexible lines connected to a pump, a retarding agent will be added.
Comme retardateur de prise, on peut utiliser un produit classique tel que acide citrique, borax, phosphate de soude, sulfate de soude, des colloldes tels que de la gélatine, une colle, de la caséine, un sucre, un alcool, etc.As a set retarder, a conventional product such as citric acid, borax, sodium phosphate, sodium sulphate, colloids such as gelatin, glue, casein, sugar, alcohol, etc. can be used.
Dans le cas où le mortier est destiné à servir à la réalisation de plaques de grandes dimensions, un stabilisateur dimensionnel est prévu, afin de limiter la ségrégation et l'expansion du sulfate de calcium lors de son hydratation, évitant ainsi les fissures et ruptures des pièces réalisées. Le sulfate de potassium peut être par exemple utilisé comme stabilisateur dimensionnel. In the case where the mortar is intended to be used for producing large plates, a dimensional stabilizer is provided to limit the segregation and expansion of calcium sulfate during its hydration, thus avoiding cracks and breaks in parts made. Potassium sulphate may for example be used as a dimensional stabilizer.
D'autres produits peuvent également être ajoutés au mortier selon l'invention pour des applications particulières, comme par exemple un produit alcalin tel que de la chaux ou du ciment afin d'empêcher la corrosion de métaux ferreux avec lesquels la protection serait en contact, ou un fongicide, etc. Other products may also be added to the mortar according to the invention for particular applications, such as for example an alkaline product such as lime or cement in order to prevent the corrosion of ferrous metals with which the protection would be in contact, or a fungicide, etc.
En ce qui concerne les proportions des différents composants du mortier selon l'invention, elles sont généralement les suivantes : 35 à 65 % en poids de platre, 1 à 20 % de particules fines inertes et 0,1 à 10 % d'un matériau fibreux, le reste étant de l'eau. As regards the proportions of the various components of the mortar according to the invention, they are generally as follows: 35 to 65% by weight of plaster, 1 to 20% of inert fine particles and 0.1 to 10% of a material fibrous, the rest being water.
Les composants éventuels sont généralement introduits dans les proportions suivantes : 1 à 5 % d'un produit alcalin, environ 0,1 % d'un agent homogénéisant et 0,1 % d'un retardateur de prise. The optional components are generally introduced in the following proportions: 1 to 5% of an alkaline product, about 0.1% of a homogenizing agent and 0.1% of a setting retarder.
La présente invention sera maintenant illustrée en référence à l'exemple suivant et aux résultats d'essais mécaniques et de résistance au feu effectués. The present invention will now be illustrated with reference to the following example and the results of mechanical tests and fire resistance performed.
La composition de mortier suivante a été utilisée pour réaliser des plaques tests d'une épaisseur d'environ 4 cm. The following mortar composition was used to make test plates with a thickness of about 4 cm.
CaSO4. 1/2 H20 51,8 & BR<
Eau 43,0 %
Terre de Sienne 3,0 %
Fibre de verre(brins de 13 mm de longueur) 1,0 %
Ether de cellulose 0,1 %
Retardateur de prise 0,1 %
Chaux 1,0 %
Les tests de résistance mécanique ont donné les résultats suivants - densité apparente = 1,0 -1,1 kg/dm3 - résistance a la compression = 80 - 100 kp/cm2 - résistance à la traction par flexion = 50 - 60 kp/cm2
Le test de résistance au feu du matériau a été effectué selon les normes du "Laboratoire Fédéral d'Essai des Matériaux et Institut de recherches - Industrie,
Génie civil, Arts et Métiers (EMPA - Dübendorf, Suisse).CaSO4. 1/2 H20 51.8 & BR <
Water 43.0%
Land of Siena 3.0%
Fiberglass (strands 13 mm in length) 1.0%
0.1% cellulose ether
Setting retarder 0.1%
Lime 1.0%
The mechanical strength tests yielded the following results - apparent density = 1.0 -1.1 kg / dm3 - compressive strength = 80 - 100 kp / cm2 - flexural tensile strength = 50 - 60 kp / cm 2
The fire resistance test of the material was carried out according to the standards of the "Federal Laboratory for Materials Testing and Research Institute - Industry,
Civil Engineering, Arts and Crafts (EMPA - Dübendorf, Switzerland).
L'essai de combustion a été realisé sur une durée de 90 minutes dans un four dont la montée en température est programmée de la température ambiante jusqu'à environ
o 10o00C selon une courbe normalisée ISO. En ce qui concer- ne la température mesurée sur la face froide de la plaque, elle a atteint entre la 20ème et la 30ème minute du test une valeur de l'ordre de 85-930C qui s'est maintenue jusqu1à la fin du test.The combustion test was carried out over a period of 90 minutes in an oven whose temperature rise is programmed from room temperature to approximately
o 10o00C according to a standardized ISO curve. With regard to the temperature measured on the cold face of the plate, it reached between the 20th and 30th minute of the test a value of the order of 85-930C which was maintained until the end of the test.
Ainsi la plaque réalisée avec la composition de mortier décrite ci-dessus s'est comportée de façon remarquable comme protection anti-feu, sa face froide s'étant o stabilisée à une isotherme inférieure à 100 C pendant toute la durée du test, soit bien au-dessous de la valeur critique prévue à 1200C, la face exposée au feu ayant atteint la température de 1006 0C. Thus the plate made with the mortar composition described above has behaved remarkably as a fire protection, its cold face having stabilized at an isotherm <100 C throughout the duration of the test, either well below the critical value at 1200C, the exposed face having reached the temperature of 1006 0C.
De plus, aucune modification n'a été constatée à l'oeil ou sur la face exposée au feu de la plaque test au cours de toute la durée de combustion. In addition, no changes were observed in the eye or on the exposed face of the test plate during the entire burning period.
Un autre avantage important que présente le mortier anti-feu selon l'invention consiste en ce qu'il peut être mis en oeuvre de différentes façons selon les besoins. Another important advantage of the fire-resistant mortar according to the invention is that it can be implemented in different ways as required.
En effet, en faisant varier la nature et les quantités des composants additionnels, on peut réaliser des plaques préfabriquées, on peut le projeter contre un élément de construction par exemple au moyen d'un pistolet, on peut enduire à la main ledit élément de construction avec le mortier, et surtout mettre en oeuvre celui-ci par coulage à la pompe ou à l'aide d'un entonnoir dans un coffrage perdu ou non. In fact, by varying the nature and the quantities of the additional components, it is possible to produce prefabricated plates, it can be projected against a construction element for example by means of a pistol, it is possible to coat the said construction element by hand. with the mortar, and especially implement it by pouring at the pump or using a funnel in a formwork lost or not.
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