FR2520348A1 - Mortar concrete or grouting mixt. - contg. finely powdered sodium aluminosilicate or hydrated silica providing resistance to corrosion and increasing strength - Google Patents

Mortar concrete or grouting mixt. - contg. finely powdered sodium aluminosilicate or hydrated silica providing resistance to corrosion and increasing strength Download PDF

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Abstract

Mixt. contains the usual constituents and also, w.r.t the wt. of the cement, 0.5-5 wt.%, esp. 0.5-2% of (I) an aluminosilicate and/or hydrated silica with a large specific surface. (I) pref. has a min. specific surface(SS) of 90 sq.m/g; and the aluminosilicate is pref. sodium aluminosilicate. The mixt. is pref. made by mixing sand, gravel and cement with water and then adding 0.5-4, esp. 0.5-2% of cpd. (I) w.r.t. the wt. of cement in the mixt. The addn. of (I) increases the resistance of mortar, concrete etc. to corrosive substances, esp. acid fumes present in cities or industrial plant, and also increases the strength of the mortar etc.

Description

COMPOSITION POUR MORTIERS ET BETONS. COMPOSITION FOR MORTAR AND CONCRETE.

L'invention concerne une composition de mortiers hydrauliques. The invention relates to a composition of hydraulic mortars.

Elle concerne également des bétons obtenus à partir de ces mortier ainsi que les coulis utilisés pour les injections de régeneration et de remplissage. Elle concerne enfin un procédé d'obtention de ces mortiers ou bétons.It also relates to concretes obtained from these mortars as well as the grouts used for the regeneration and filling injections. Finally, it relates to a process for obtaining these mortars or concretes.

Depuis très longtemps, on utilise des mortiers et des bétons obtenus par addition de gravillons ou de cailloux à ces mortiers, et la solidité des bétons est devenue proverbiale. Toutefois, ces dernières années, on s'est aperçu que ces matériaux de construction étaient attaqués eux aussi par des agents agressifs, notamment par les fumëes acides des villes et des installations industrielles, et on a cherché à augmenter la résistance des mortiers et bétons envers les agressions acides. For a very long time, mortars and concretes obtained by adding gravel or pebbles to these mortars have been used, and the solidity of the concretes has become proverbial. However, in recent years, it has been found that these building materials are also attacked by aggressive agents, including acid smokes of cities and industrial facilities, and attempts have been made to increase the resistance of mortars and concretes towards acid attacks.

Le Demandeur a trouvé, et c'est là l'objet de la présente invention, que l'on obtenait des mortiers et bétons présentant une résistance remarquable aux fumées acides tout en possédant des propriétés mécaniques améliorées en partant d'une composition comprenant en plus des composants habituels: sable, eau, ciment ou chaux hydraulique et le cas échéant gravillons ou cailloux, environ 0,5 à environ 4 ,0, de préférence environ 0,5 à environ 2%, exprimésen proportions pondérales par rapport au poids de ciment utilisé, d'un silico-aluminate de sodium présentant une grande
surface spécifique. Il est nécessaire que la surface spécifique soit d'au moins 90 m2/g et de préférence supérieure à 120 m2/g.The Applicant has found, and this is the object of the present invention, that mortars and concretes having a remarkable resistance to acid fumes were obtained while having improved mechanical properties starting from a composition comprising in addition conventional components: sand, water, cement or hydraulic lime and where appropriate chippings or pebbles, about 0.5 to about 4.0, preferably about 0.5 to about 2%, expressed in weight proportions relative to the weight of cement used, of a sodium silico-aluminate having a large
specific surface. It is necessary that the specific surface area is at least 90 m 2 / g and preferably greater than 120 m 2 / g.

Il est-possible, moyennant des résultats généralement un peu
inférieurs, de remplacer le silico-aluminate de sodium par une même quantité de silice hydratée présentant une grande surface spécifique.It is possible, with results generally a little
lower, to replace the sodium silico-aluminate with the same amount of hydrated silica having a large specific surface.

On peut sans vouloir être lié par cette explication, admettre pour le silico-aluminate de sodium l'action suivante
L'hydratation normale ou hydrolyse du ciment se produit selon les réactions

Figure img00010001
One can without wanting to be bound by this explanation, to admit for the silico-aluminate of sodium the following action
Normal hydration or hydrolysis of cement occurs according to the reactions
Figure img00010001

<tb> 2(3CaO,SiO2) <SEP> + <SEP> 6H2O <SEP> # <SEP> 3CaO,2SiO2 <SEP> aqueux <SEP> + <SEP> 3Ca(OH)2
<tb> 2(2CaO,SiO2) <SEP> + <SEP> 4H20 <SEP> '~ <SEP> 3CaO,2SiO2 <SEP> aqueux <SEP> + <SEP> Ca(OH)2
<tb>
Après l'hydrolyse de C3S (alite) ou C2S (bélite) il se forme la "tobermorite" 2SiO2,3CaO,3H20,silicate de calcium formant l'élément principal de la résistance du ciment. <tb> 2 (3CaO, SiO2) <SEP> + <SEP> 6H2O <SEP>#<SEP> 3CaO, 2SiO2 <SEP> aqueous <SEP> + <SEP> 3Ca (OH) 2
<tb> 2 (2CaO, SiO2) <SEP> + <SEP> 4H20 <SEP>'~<SEP> 3CaO, 2SiO2 <SEP> aqueous <SEP> + <SEP> Ca (OH) 2
<Tb>
After the hydrolysis of C3S (alite) or C2S (belite), the "tobermorite" 2SiO2,3CaO, 3H20, calcium silicate is formed, forming the main element of the resistance of the cement.

Cette dernière réaction comporte trois étapes:
une étape d'induction;
une étape de croissance superficielle du CSH (chaux,
silice,eau);
. une étape de réaction globale interne.This last reaction has three stages:
an induction step;
a step of superficial growth of CSH (lime,
silica, water);
. an overall internal reaction step.

La réaction s'arrête prématurément quand la couche de CSH qui s'est formée sur le grain-de-clinker empêche la pénétration de l'eau. The reaction stops prematurely when the CSH layer formed on the clinker grain impedes the penetration of water.

Grace à l'apport du produit selon l'invention, le processus de l'hydrolyse est influencé très fortement. A raison de 2% en poids du ciment, on constate que se forment rapidement dans 100 grammes de ciment plus de à 1015 germes de cristallisation. On obtient ainsi une quantité de germes extrêmement importante. Thanks to the contribution of the product according to the invention, the process of hydrolysis is influenced very strongly. At a rate of 2% by weight of the cement, it is found that in 100 grams of cement more than 1015 seeds of crystallization are rapidly formed. An extremely large quantity of germs is thus obtained.

La réduction de la quantité de chaux libre obtenue entraine une réduction de la carbonatation (CaCo < ), ce qui favorise la résistance aux attaques chimiques. The reduction in the amount of free lime obtained leads to a reduction in carbonation (CaCo <), which promotes resistance to chemical attack.

Quoi qu'il en soit, le béton obtenu apres l'addition du silicate ou de la silice présente une résistance mécanique améliorée et surtout une très bonne résistance aux agents chimiques. Toutefois, si on dépasse une proportion de 2% et surtout de 4% de silico-aluminate ou de silice additionné, le produit obtenu présente un retrait trop fort pour beaucoup d'applications. In any case, the concrete obtained after the addition of silicate or silica has improved mechanical strength and above all very good resistance to chemical agents. However, if one exceeds a proportion of 2% and especially 4% of silico-aluminate or silica added, the product obtained has a shrinkage too strong for many applications.

Le procédé d'obtention du mortier ou béton selon l'invention, consiste à ajouter de l'eau comme c'est habituel àu mélange de ciment, de sable et éventuellement de gravier ou cailloux et d'autres charges, de malaxer le mélange, puis d'ajouter 0,5 'à 5%, de préférence 0,5 à 2% en poids de silicate de sodium ou de silice hydratée présentant une surface spécifique supérieure à 90 m2/g, de continuer le malaxage, en général durant 1 à 2 minutes, puis à effectuer la coulée. La présence de l'additif accélère la prise en masse. The process for obtaining the mortar or concrete according to the invention consists in adding water as is customary to the mixture of cement, sand and possibly gravel or pebbles and other fillers, mixing the mixture, then adding 0.5 'to 5%, preferably 0.5 to 2% by weight of sodium silicate or hydrated silica having a specific surface area greater than 90 m 2 / g, to continue the mixing, generally during 1 to 2 minutes, then to make the casting. The presence of the additive accelerates the setting in mass.

EXEMPLES
Dans ces exemples, on a utilisé les additifs suivants:
Silico-aluminate de sodium:
Poudre blanche amorphe obtenue par précipitation en milieu
aqueux, et présentant une très grande finesse.EXAMPLES
In these examples, the following additives were used:
Sodium silico-aluminate:
Amorphous white powder obtained by precipitation in medium
aqueous, and having a great finesse.

Formule: Na20,A120 , 14Si02,nH20
. pH: 10,2 + 0,2
Surface spécifique BET (m2.gr) 90 à 160
Masse volumétrique: produit tassé 0,35
produit en sac 0,25
Silice hydratée:
Poudre blanche chimiquement inerte
Formule: 10SiO, H2O
. pH: 6,5 i 0,03
Surface spécifique BET (m2.gr) 160
Densité apparente 0,28
Les exemples décrits ont été obtenus avec le silico-aluminate de sodium et sur des éprouvettes de 20 cm de côté.Formula: Na2O, Al2O, 14SiO2, nH20
. pH: 10.2 + 0.2
BET specific surface (m2.gr) 90 to 160
Volumetric mass: packed product 0,35
product in bag 0,25
Hydrated silica:
Chemically inert white powder
Formula: 10SiO, H2O
. pH: 6.5 i 0.03
BET specific surface (m2.gr) 160
Apparent density 0,28
The examples described were obtained with sodium silico-aluminate and on test pieces 20 cm apart.

On donne ci-dessous les résultats détaillés d'essais effectués sur des mélanges différents dans le cas de l'emploi de silico-aluminate et dans le cas de l'emploi de silice hydratée. The detailed results of tests carried out on different mixtures in the case of the use of silico-aluminate and in the case of the use of hydrated silica are given below.

A) ESSAIS n 1:
CPA 400: 400 kg - Sable lavé: 1 350 kg - Eau 225 litres
Additif = Silico Aluminate de Sodium.A) TESTS n 1:
CPA 400: 400 kg - Washed sand: 1,350 kg - Water 225 liters
Additive = Silicon Aluminate Sodium.

TABLEAU I

Figure img00030001
TABLE I
Figure img00030001

<tb> <SEP> Essai <SEP> n <SEP> 1 <SEP> Compression <SEP> 28 <SEP> j <SEP> Flexion <SEP> 28 <SEP> j
<tb> Mortier <SEP> témoin <SEP> 320 <SEP> à <SEP> 360 <SEP> 61 <SEP> à <SEP> 66
<tb> 2% <SEP> d'additif*
<tb> <SEP> 530 <SEP> à <SEP> 540 <SEP> 76,5 <SEP> à <SEP> 82,5
<tb> 5% <SEP> d'additif <SEP> 450 <SEP> à <SEP> 470 <SEP> 72 <SEP> à <SEP> 78
<tb> 20% <SEP> d'additif* <SEP> 340 <SEP> à <SEP> 360 <SEP> 61 <SEP> à <SEP> 63
<tb>
Les meilleurs résultats sont obtenus avec 2% de silico aluminate de sodium.<tb><SEP> Test <SEP> n <SEP> 1 <SEP> Compression <SEP> 28 <SEP> j <SEP> Bending <SEP> 28 <SEP> j
<tb> Mortar <SEP> control <SEP> 320 <SEP> to <SEP> 360 <SEP> 61 <SEP> to <SEP> 66
<tb> 2% <SEP> of additive *
<tb><SEP> 530 <SEP> to <SEP> 540 <SEP> 76.5 <SEP> to <SEP> 82.5
<tb> 5% <SEP> of additive <SEP> 450 <SEP> to <SEP> 470 <SEP> 72 <SEP> to <SEP> 78
<tb> 20% <SEP> of additive * <SEP> 340 <SEP> to <SEP> 360 <SEP> 61 <SEP> to <SEP> 63
<Tb>
The best results are obtained with 2% sodium silico aluminate.

* exprime en pourcentage pondéral/poids du ciment
B) ESSAIS n 2:
CPA-325/gravier lavé :10/25 :1200kg - Sable lavé: 600 kg - E/C:0,60
Additif : silico aluminate de sodium.* expressed as a percentage by weight / weight of cement
B) TESTS n 2:
CPA-325 / washed gravel: 10/25: 1200kg - Washed sand: 600 kg - E / C: 0.60
Additive: sodium silico aluminate.

TABLEAU II

Figure img00040001
TABLE II
Figure img00040001

<tb> <SEP> Compression <SEP> 28 <SEP> j <SEP> Flexion <SEP> 28 <SEP> j
<tb> <SEP> Mortier <SEP> témoin <SEP> Moy. <SEP> 396 <SEP> 41
<tb> <SEP> 26 <SEP> d'additif* <SEP>
<tb> 412 <SEP> 44
<tb> <SEP> 6t <SEP> d'additif* <SEP> 365 <SEP> 39
<tb> <SEP> 8 <SEP> d'additif* <SEP> | <SEP> 361 <SEP> 36
<tb> *exprime en pourcentage pondéral/poids du ciment
Les meilleurs résultats sont obtenus avec 2% d'additif
On constate que l'amélioration est bien plus nette pour le béton que pour le mortier.<tb><SEP> Compression <SEP> 28 <SEP> j <SEP> Bending <SEP> 28 <SEP> j
<tb><SEP> Mortar <SEP> control <SEP> Avg. <SEP> 396 <SEP> 41
<tb><SEP> 26 <SEP> Additive * <SEP>
<tb> 412 <SEP> 44
<tb><SEP> 6t <SEP> additive * <SEP> 365 <SEP> 39
<tb><SEP> 8 <SEP> additive * <SEP> | <SEP> 361 <SEP> 36
<tb> * expressed as a percentage by weight / weight of cement
The best results are obtained with 2% additive
The improvement is much clearer for concrete than for mortar.

C) ESSAIS n 3:
Retrait sur mortier A à 28 jours.C) TESTS n 3:
Removing on mortar A at 28 days.

Témoin 646 microns par mètre
2% de silico aluminate de sodium 647 microns par mètre
5 de silico aluminate de sodium 7bU microns par metre
En augmentant le pourcentage, le retrait augmente après 2%.Witness 646 microns per meter
2% silico sodium aluminate 647 microns per meter
5 of silico sodium aluminate 7bU microns per meter
By increasing the percentage, the shrinkage increases after 2%.

Le tableau III ci-dessous donne les résultats du test de comportement en présence de fumees acides, dans le cas où est employé en tant que additif de la silice. Table III below gives the results of the behavior test in the presence of acid fumes, in the case where is used as an additive of the silica.

TABLEAU III.

Figure img00040002
TABLE III.
Figure img00040002

<tb><Tb>

<SEP> Mortier <SEP> témoin <SEP> Mortier <SEP> avec <SEP> 2% <SEP> de <SEP> silice
<tb> <SEP> (en <SEP> poids <SEP> du <SEP> ciment)
<tb> <SEP> Avant <SEP> exposition <SEP> Après <SEP> 6500H <SEP> Avant <SEP> exposition <SEP> Après <SEP> 6500H
<tb> <SEP> aux <SEP> fumées <SEP> d'exposition <SEP> aux <SEP> fumées <SEP> d'exposition
<tb> <SEP> acides <SEP> aux <SEP> fumées <SEP> acides <SEP> aux <SEP> fumées
<tb> <SEP> (bars) <SEP> (bars) <SEP> (bars) <SEP> (bars)
<tb> Traction/flexion <SEP> 77,5 <SEP> 45,5 <SEP> 77,5 <SEP> 79,2
<tb> Compression <SEP> 473 <SEP> 381 <SEP> 500 <SEP> 493
<tb>
D) ESSAIS n 4:
De même le tableau IV donne les résultats des tests d'absorption capillaire sur des eprouvettes de 90 jours d'age.<SEP> Mortar <SEP> control <SEP> Mortar <SEP> with <SEP> 2% <SEP> of <SEP> silica
<tb><SEP> (in <SEP> weight <SEP> of the <SEP> cement)
<tb><SEP> Before <SEP> Exposure <SEP> After <SEP> 6500H <SEP> Before <SEP> Exposure <SEP> After <SEP> 6500H
<sep>SEP><SEP> Smoke <SEP> Exposure <SEP> to <SEP> Smoke <SEP> Exposure
<tb><SEP> acids <SEP> with <SEP> smokes <SEP> acids <SEP> with <SEP> smokes
<tb><SEP> (bars) <SEP> (bars) <SEP> (bars) <SEP> (bars)
<tb> Traction / flexion <SEP> 77.5 <SEP> 45.5 <SEP> 77.5 <SEP> 79.2
<tb> Compression <SEP> 473 <SEP> 381 <SEP> 500 <SEP> 493
<Tb>
D) TESTS n 4:
Similarly, Table IV gives the results of capillary absorption tests on test pieces of 90 days of age.

TABLEAU IV

Figure img00050001
TABLE IV
Figure img00050001

<tb> <SEP> Ciment <SEP> | <SEP> dose <SEP> de <SEP> 8 <SEP> heures <SEP> 24 <SEP> heures <SEP> | <SEP> 7 <SEP> jours
<tb> <SEP> silice
<tb> <SEP> % <SEP> (bars) <SEP> (bars) <SEP> (bars)
<tb> <SEP> CPA <SEP> 325 <SEP> 0 <SEP> 3,87 <SEP> 5.06 <SEP> 5,69
<tb> 4% <SEP> 1,81 <SEP> 2,31 <SEP> 2,87
<tb> <tb><SEP> Cement <SEP> | <SEP> dose <SEP> of <SEP> 8 <SEP> hours <SEP> 24 <SEP> hours <SEP> | <SEP> 7 <SEP> days
<tb><SEP> silica
<tb><SEP>%<SEP> (bars) <SEP> (bars) <SEP> (bars)
<tb><SEP> CPA <SEP> 325 <SEP> 0 <SEP> 3.87 <SE> 5.06 <SE> 5.69
<tb> 4% <SEP> 1.81 <SEP> 2.31 <SEP> 2.87
<Tb>

Claims (6)

REVENDICATIOSREVENDICATIOS 1. Composition pour la fabrication de mortiers, de bétons, ou de 1. Composition for the manufacture of mortars, concretes, or coulis d'injection, caractérisée en ce qu'elle comprend, en plus des composants injection grout, characterized in that it comprises, in addition to the components habituels, environ 0,5 à environ5' en poids, par rapport au poids du ciment usually from about 0.5 to about 5% by weight, based on the weight of the cement utilise, d'un silico-aluminate et/ou de silice hydratée présentant une grande silico-aluminate and / or hydrated silica having a high surface spécifique. specific surface. 2. Composition selon la revendication 1, caractérisée en ce que le silico-aluminate de sodium et/ou la silice représente environ 0,5 à environ 2;' en poids du poids de ciment utilisé. 2. Composition according to claim 1, characterized in that the sodium silico-aluminate and / or silica represents about 0.5 to about 2; by weight of the weight of cement used. 3. Composition selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que le silico-aluminate ou la silice hydratée présente une surface spécifique d'au moins 90 m2/g. 3. Composition according to claim 1 or claim 2, characterized in that the silico-aluminate or hydrated silica has a specific surface area of at least 90 m 2 / g. 4. Composition spécifique selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le silico-aluminate est le silico-aluminate de sodium. 4. Specific composition according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the silico-aluminate is sodium silico-aluminate. 5 Composition selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle contient de la silice. Composition according to any one of Claims 1 to 3, characterized in that it contains silica. 6. Procédé d'obtention d'une composition selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, après addition d'eau et pendant le malaxage d'une composition contenant du ciment, du sable et éventuellement d'autres composants habituels comme du gravier ou des cailloux, on ajoute environ 0,5 à environ 4N, de préférence 0,5 à 2% par rapport au ciment d'un silico-aluminate ou d'une silice hydratée présentant une surface d'au moins 90 m2/g.  6. Process for obtaining a composition according to claims 1 to 5, characterized in that, after addition of water and during the mixing of a composition containing cement, sand and possibly other usual components such as gravel or pebbles is added about 0.5 to about 4N, preferably 0.5 to 2% relative to the cement of a silico-aluminate or hydrated silica having an area of at least 90 m2 / g .
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