FR2530776A1 - Procede pour l'obtention d'un revetement de mortier de ciment resistant a l'erosion et a la corrosion a l'interieur des tuyaux metalliques - Google Patents

Procede pour l'obtention d'un revetement de mortier de ciment resistant a l'erosion et a la corrosion a l'interieur des tuyaux metalliques Download PDF

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Abstract

PROCEDE POUR L'OBTENTION D'UN REVETEMENT DE MORTIER DE CIMENT RESISTANT A L'EROSION ET A LA CORROSION A L'INTERIEUR DES TUYAUX METALLIQUES. L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR OBTENIR DANS LES CANALISATIONS METALLIQUES UN REVETEMENT DE CIMENT RESISTANT A L'EROSION ET A LA CORROSION, EN VUE DE LES PROTEGER A L'ENCONTRE DE L'ACTION DES EAUX SUSCEPTIBLES DE DISSOUDRE LE CALCAIRE OU DE DONNER LIEU AVEC LUI A DES PHENOMENES D'ECHANGE, LE MELANGE DE CIMENT ET D'EAU ETANT APPLIQUE SUR LA PAROI DE FACON REGULIERE PAR PROJECTION OU PAR CENTRIFUGATION. POUR OBTENIR LES MEMES PROPRIETES FAVORABLES QU'AVEC DES MORTIERS ALLIES A DE LA MATIERE PLASTIQUE, MAIS SANS CETTE DERNIERE, ON UTILISE UN CIMENT D'ALUMINE FONDU RENFERMANT AU MOINS 35 D'ALUMINE ET AU PLUS 45 D'OXYDE DE CALCIUM, LE RAPPORT SABLECIMENT SE SITUANT ENTRE 0,5 ET 3, ET PREFERABLEMENT VERS 1,8. APRES SON APPLICATION, LE REVETEMENT EST TRAITE PAR L'EAU OU L'HUMIDITE, ET FINALEMENT PAR ADMISSION DE VAPEUR.

Description

On sait depuis bien des années revêtir les tuyaux de canalisations d'eau
d'un mortier de ciment pour les protéger à l'encontre de la corrosion On utilise en général à cet effet un procédé par rotation et centrifugation Les revêtements ainsi obtenus comportent une valeur eau-ciment d'environ 0,4 pour un rapport de mélange sable/ciment d'environ 2,5 Les conditions imposées aux revêtements du genre en question sont énonc 8 es dans la publication DVGM feuillet W 342 ( 1978) Mais on peut également utiliser d'autres procédés dans lesquels le mortier de ciment est ultérieurement projeté ou appliqué à l'aide d'un appareil approprié Voir DVGW feuillet W 343 ( 1981) Un procéd 8 du même genre se trouve également décrit dans la demande de brevet allemand 2 620 669 Pour des raisons technologiques dans les proc Edés du genre en question le rapport de mélange est plus petit pour une plus forte valeur eau/ciment, cela en raison d'une moindre compression ou tassement Le revêtement normal en mortier de ciment résiste à la corrosion de la plupart des eaux de façon suffisante ou totale Toutefois dans le cas d'eaux riches en acide carbonique, d'eaux industrielles acides, telles par exemple que les eaux résiduaires, ainsi qu'avec des eaux salines susceptibles de donner naissance à des phénomènes d'échange avec le calcium, il peut apparaître une érosion corrosive plus ou moins
forte en fonction de leur teneur en matières aggresslves Après dissolu-
tion du calcium, la structure du mortier se trouve affaiblie, ce qui aboutit à une élimination importante du sable par un phénomène d'érosion
ou bien lorsque la canalisation demeure momentanément à l'état sec -
par exemple lors de travaux effectuas sur elle Voir la publication 3 R Intern 17: H 7, pages 448/459 ( 1978) Si l'on incorpore au ciment des dispersions de certaines matières synthétiques, on peut améliorer
dans une mesure considérable la résistance à la corrosion et à l'arrache-
ment du sable; voir Zentralblatt f Industriebau 26 ( 1980), pages
307-309.
Ces mortiers alliés à de la matière synthétique peuvent être rapportés par exemple à la façon indiquée dans les demandes de brevets allemands 2 620 669 ou 3 010 325 Le revêtement ainsi obtenu représenterait une protection idéale à l'encontre de la corrosion si d'autres conditions exigées pour cette application s'avéraient suffisamment remplies C'est ainsi que lors du transport ou de la pose des tuyaux il peut apparaître dans le revêtement des fissures qui se referment normalement dans le cas des eaux douces, mais qui avec des eaux riches en sel peuvent donner naissance à de forte corrosions locales En outre conformément à la prescription DVGW feuillet W 270 (projet de 1981) les canalisations d'eau potable doivent comporter un revêtement sans défaut au point de vue de l'hygiène Or en raison de l'apparition possible de cultures microbiennes sur les mortiers alliés à de la matière synthétique, l'utilisation de ces derniers se trouve interdite pour le revêtement
des canalisations de ce genre.
Le point essentiel réside donc ici dans le choix et le traitement d'un mortier qui, lors de l'inévitable décalcification résultant de l'attaque par des eaux acides, conserve sa structure étanche et ne s'élimine pas sous forme de sable Pour l'épreuve d'un tel revêtement l'on utilise une étude de corrosion dans une eau d'essai susceptible de dissoudre le calcaire Suivant la publication précitée ( 3 R-int 17 448 ( 1978) une solution tampon d'acétate à 0,1 mole (p H = 4,5) convient très bien comme milieu d'essai, une durée d'action d'environ 6 mois aboutissant alors à une forte décalcification, telle que celle qu'on obtiendrait dans de l'eau riche en acide carbonique au bout d'à peu près 10 ans Après séchage des échantillons de mortier de ciment, la couche décalcifiée de la zone superficielle tend fortement à se détacher sous forme de sable L'érosion ainsi réalisée peut être
mesurée et s'utiliser comme base de mesure de la tendance précitée.
Comme l'érosion en question s'élève obligatoirement avec la teneur en sable de l'échantillon considéré, il est bon d'indiquer aux fins de comparaison la valeur de cette érosion rapportée à la teneur précitée en gm /% Les valeurs ou coefficients ainsi relevés pour des échantillons de mortier de ciment de Portland se situent environ entre 25 et 30 g 2/% Pour des mortiers maigres comportant un rapport de mélange sable/ciment supérieur à 2,5, ces valeurs peuvent s'élever jusqu'à environ 40 Du fait de la compression résultant de la force centrifuge,
elles peuvent tomber au dessous de 25 -
On suppose parfois qu'une forte réduction du rapport de mélange améliore la résistance à l'abrasion Or, même avec un rapport de 1 tel n'est pas le cas Par ailleurs on peut croire qu'un ciment de haut-fourneau, plus pauvre en Ca O, résiste mieux à la décalcification Un tel effet apparaît bien avec des valeurs de 10 à 15, mais dans une mesure totalement
insuffisante.
Il a en outre été relevé que le ciment fondu d'alumine, lequel renferme encore moins de Ca O, que le ciment de haut fourneau, présente un coefficient d'érosion beaucoup plus faible, de 2 à 4 Il comporte ainsi une amélioration de facteur environ 10 si on le compare au ciment de Portland Toutefois par rapport à ce dernier allié à de la matière synthétique et qui présente des coefficients se situant vers 0,1, il
est encore notablement plus sensible à la corrosion.
Le problème visé par l'invention consiste à établir dans des tuyaux métalliques, notamment destines à des canalisations d'eau potable, un revêtement de mortier de ciment qui possède la même propriété de résistance à la corrosion que celui allié à de la matière synthétique, mais qui ne renferme pas une telle matière et qui en outre
ne tende pas à s'éroder par élimination sous forme de sable.
Conformément à l'invention l'on utilise un mortier de sable et de ciment fondu dlalumine qui renferme au moins 35 % de celle-ci et au plus % d'oxyde de calcium, ce mortier présentant un rapport de mélange sable/ciment compris entre 0,5 et 3, et préférablement égal 1,8 et après sa mise en place on soumet le revêtement ainsi obtenu à un traitement subséquent par trempage ou par maintien à l'état humide et
finalement par injection de vapeur.
Le traitement subséquent du revêtement de ciment d'alumine rapporté par projection (procédé par rotation ou par projection proprement dite) et comprimg ou tasse, ammliore la résistance à la corrosion dans une mesure telle qu'on atteint les propri 8 tgs de ceux faits en ciment allié à de la matiîre synthétique La prise de ce revêtement est accelfr 8 e par le traitement à la vapeur de sorte que l'on obtient une résistance au transport suffisante au bout d'une journée, et non plus seulement après 28 jours de maintien à l'état humide Avecles mortiers de ciment de Portland ou bien de haut-fourneau le traitement en question aboutit bien ainsi à une rapide amélioration des propriétés mécaniques, mais les propriltés chimiques concernant la
corrosion demeurent totalement inchangées.
Toutefois, un fait surprenant est que tel n'est pas le cas pour les ciments fondus d'alumine Sous l'effet de l'exposition à l'eau et du traitement par la vapeur et la chaleur, le mortier fait d'un tel ciment durcit à un point tel que même après qu'on ait lessive son calcaire par le moyen d'acides ou de saumures aggressives riches en ions magnésium et sulfate, il ne donne pratiquement lieu à aucune
élimination de sable.
On décrira ci-après un exemple de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention: Un ciment fondu d'alumine (renfermant 39 % A 1203, 38,5 % Ca O, 4,5 % Sio 2; 12 % Fe 2 03 et 4 % Fe O) est d'abord mélange avec du sable de granulation
allant de 0,1 à 1,5 mm dans un rapport de masse sable/ciment de 1: 1,8.
Le volume d'eau utilisé pour gâcher le mortier doit être aussi faible que possible et représenter par exemple 1/3 de la masse du ciment Le mortier ainsi obtenu est ensuite appliqué par projection à la façon classique Après cette opération on le traite à l'eau ou on le maintient à l'état humide pendant 4 heures et enfin on le soumet à l'action de la vapeur à une température de 70 'C pendant encore 4 heures Le revêtement ainsi obtenu, soumis à l'épreuve décrite plus haut, présente un coefficient d'érosion inférieur à 0,2 Sans ce traitement subséquent le coefficient en question serait notablement plus élevé et se situerait entre 2 et 3 -2/
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède
n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les
détails d'exécution décrits par tous autres équivalents.
R E V E N D I C A-T I O N S
1 Procédé pour réaliser à l'intérieur de tuyaux métalliques un revêtement en mortier de ciment résistant à l'abrasion et à la corrosion, en vue de les protéger à l'encontre des eaux susceptibles de dissoudre le calcaire ou de donner lieu à des &changes chimiques avec lui, du genre dans lequel le mélange de mortier est régulièrement réparti et tasse contre la paroi interne du tuyau considér 8 par projection ou par le procédé utilisant la rotation et la centrifugation, caractéris 4 en ce qu'on introduit dans le tuyau un mélange de mortier fait de sable et de ciment fondu d'alumine qui renferme au moins 35 % de celle-ci et au plus 45 % d'oxyde de calcium, ce mortier présentant un rapport de mélange sable/ciment compris entre 0, 5 et 3, et préférablement égal à 1,8, et en ce qu'après sa mise en place on soumet le revêtement ainsi obtenu à un traitement subséquent par trempage ou par maintien à l'état
humide et finalement par injection de vapeur d'eau.
2 Proc 8 dé suivant la revendication 19 caractérisé en ce qu'on traite le revêtement du tuyau par trempage ou par maintien à l'état
humide pendant au moins 2 heures, et prêf 9 rablement 6.
3 Procédé suivant la revendication 1, caractérise en ce que la durée du traitement à la vapeur qui suit celui par l'eau ou l'humidité est d'au moins 1 heure, et prêférablement de 4, et s'effectue à une
température comprise entre 50 et 100 C, de préference vers 70 C.
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