FR2666271A1 - PROCESS FOR PRODUCING A FOAM BASED BINDER. - Google Patents

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Abstract

Aggregate backfill wherein the aggregate binder is a foam, especially an organic or hydraulic foam, which can be used particularly in large scale workings. A method for producing same is also described.

Description

La présente invention concerne les matériaux cellulalres, et plus particulièrement les mortiers cellulalres.  The present invention relates to cellulose materials, and more particularly to cellulose mortars.

On connaît les grands avantages apportés par les mortiers cellulaires : tres bonne fsolatlon thermique > absence de flssuratlon faible coefficient de dllatation thermlque, etc... Actuellement la majeure partie de ces mortiers est fabriquée par voie chimique.We know the great advantages brought by cellular mortars: very good thermal fsolatlon> absence of flssuratlon low coefficient of thermal dilation, etc ... Currently the major part of these mortars is manufactured by chemical way.

On mélange sable -ciment- chaux, on ajoute de la poudre d'aluminium, et le dégagement d'hydrogène qui en résulte conduit au mortier cellulaire.Sand-cement-lime is mixed, aluminum powder is added, and the resulting evolution of hydrogen leads to cell mortar.

Une autre façon d'obtenlr un mortier cellulaire consiste å brasser le mortier hydraulique avec un agent moussant. Dans son principe, cette méthode de fabrication des mortiers cellulaires (jusqu'S des taux d'expansion de cent pour cent, c'est-a-dire cent litres d'air pour cent litres de mélange initial) est très simple. Another way to obtain a cellular mortar is to mix the hydraulic mortar with a foaming agent. In principle, this method of manufacturing cellular mortars (up to expansion rates of one hundred percent, i.e. one hundred liters of air per one hundred liters of initial mixture) is very simple.

Pendant la fabrication du mortier normal, on ajoute aussi a celul-ci un agent tensio-actif (par exemple du type ALKYL-ARYL-SULFONATE) ; et sous l'effet du brassage, des bulles se4orment dans le mélange. During the manufacture of the normal mortar, a surfactant is also added thereto (for example of the ALKYL-ARYL-SULFONATE type); and under the effect of stirring, bubbles form in the mixture.

il est reconnu que les mortiers cellulaires fabriqués de cette dernière façon sont meilleurs que ceux fabriqués a la poudre d'aluminium (s même dosage en ciment ils sont plus résistants et a résistance égale ils sont plus légers). Cependant, leur développement n'a guère dépassé le niveau du laboratoire. En effet, sur le plan pratique, leur mode de préparation actuelle conduit a deux inconvénients majeurs:
a) La cadence de préparation est beaucoup plus faible que celle d'un mortier classique ou cellulaire a la poudre d'aluminium a å chaque g chée l'occluston d'air
par brassage demande plusieurs minutes complémentaires.it is recognized that cell mortars manufactured in this latter way are better than those manufactured with aluminum powder (if the same dosage in cement they are more resistant and for equal resistance they are lighter). However, their development hardly exceeded the level of the laboratory. In practice, their current method of preparation leads to two major drawbacks:
a) The rate of preparation is much lower than that of a conventional or cellular mortar with aluminum powder at each time the air occluston
by brewing requires several additional minutes.

b) Même lorsque tous les constituants sont bien dosés, le taux de gaz occlus est
inconstant.b) Even when all the constituents are dosed correctly, the rate of occluded gas is
inconstant.

L'invention vise å remédier à ces Inconvénients et å obtenir des mortiers cellulalres de qualité constante prédéterminée, selon un procédé de fabrication rapide. The invention aims to remedy these drawbacks and to obtain cellulose mortars of predetermined constant quality, according to a rapid manufacturing process.

Le procédé, objet de l'invention, est caractérisé en ce que dans un mortier (ou autre matériau), sortant d'une fabrication classique et que l'on pèse dans un volume limité, on insuffle un gaz (air ou C02 ou ...) sous une pression prédéterminée et que, simultanément, on agite le dit matériau dans des conditions telles que l'air insufflé ne puisse s'échapper. The process, object of the invention, is characterized in that in a mortar (or other material), coming out of a conventional manufacture and which is weighed in a limited volume, a gas (air or C02 or. ..) under a predetermined pressure and that, simultaneously, the said material is agitated under conditions such that the blown air cannot escape.

L'agitation se fait en vase clos, et sous pression, le dosage du mélange est constamment suivi par le poids (donc la quantité du mortier) contrairement au procédé GEATEC qui ne contrôle que l'air. The stirring is done in a vacuum, and under pressure, the dosage of the mixture is constantly followed by the weight (therefore the quantity of the mortar) unlike the GEATEC process which only controls the air.

L'installation pour la mise en service du procédé, comporte une installation classique a laquelle on ajoute une chambre close, résistant å la pression, munie d'un agitateur et d'une arrivée d'alr sous pression. Cette chambre peut être complètement close et conçue pour la fabrication de quantités successives prédéterminées de mortier cellulaire, ou au contraire, elle peut être partiellement ouverte (chambre, tunnel, et autre) et adaptée pour la fabrication en continu. The installation for the commissioning of the process comprises a conventional installation to which is added a closed chamber, resistant to pressure, provided with an agitator and a pressurized inlet valve. This chamber can be completely closed and designed for the production of successive predetermined quantities of cell mortar, or on the contrary, it can be partially open (chamber, tunnel, and the like) and suitable for continuous manufacturing.

Dans la fabrication classique on utilise des agents tensio-actifs que l'on utilise aussi dans le présent procédé. L'agent peut être incorporé dans le mortier avant ou après son introduction dans la chambre sous pression. L'agent tensio-actif peut être mis sous brouillard et incorporé au gaz insufflé sous pression. In conventional manufacturing, surfactants are used which are also used in the present process. The agent can be incorporated into the mortar before or after its introduction into the pressure chamber. The surfactant can be fogged and incorporated into the gas blown under pressure.

Selon cette technologie nouvelle en matière de mortiers cellulaires:
1) le gaz est régulé en pression avant d'être introduit dans un poids de mortier
prédéterminé.According to this new technology in cell mortars:
1) the gas is regulated in pressure before being introduced into a mortar weight
predetermined.

2) pour éviter toutes déperditions de gaz, celui-ci est introduit en vase clos,
opération qui, de ce fait, s'effectue sous pression.2) to avoid any loss of gas, it is introduced in a vacuum,
operation which, therefore, is carried out under pressure.

Ainsi, les produits fabriqués ont une qualité constante prédéterminée. Dans cette
préparation en vase clos, selon l'invention, pratiquement aucune bulle ne peut venir
crever en surface. On retrouve donc dans le mortier cellulaire exactement la
quantité d'air que l'on y a introduite, celle-ci étant mesurée par le volume
prédéfini laissé libre par le mortier et la pression affectée au gaz.Thus, the products produced have a predetermined constant quality. In this
preparation in a vacuum, according to the invention, practically no bubbles can come
burst on the surface. So we find in the cell mortar exactly the
quantity of air that has been introduced into it, this being measured by the volume
predefined, left free by the mortar and the pressure assigned to the gas.

3) Parmi les liants hydrauliques utilisés, tel le ciment (de préférence de très fine
mouture) nous noterons les avantages spécifiques liés à la chaux, vive ou éteinte,
qui confereront une légèreté plus grande donc une meilleure étanchéité et isolation
thermique. Le mélange chaux-ciment permettra de régler les temps de prise et de
durcissement. Pour la chaux, il serait alors avantageux d'utiliser le C02 à la place
de l'air afin de favoriser les réactions de structuration des bulles.3) Among the hydraulic binders used, such as cement (preferably very fine
grinding) we will note the specific advantages linked to lime, quick or slaked,
which will confer greater lightness therefore better sealing and insulation
thermal. The lime-cement mixture will adjust the setting times and
hardening. For lime, it would be advantageous to use C02 instead
air to promote bubble structuring reactions.

4) A titre d'exemple de mélange > les meilleurs espoirs utilisent de la chaux vive
(ou éteinte rebroyée, livrée en phase acqueuse) et des cendres volantes (ex. celles
de Gardanne, même livrées en phase acqueuse) et quelques produits de dopage
genre acryliques... La structure d'une mousse organique est sur une base de 3 à 5
microns, les ciments ont des particules de 100 microns difficilement. compatibles
(une grosse mouche sur une toile d'araignée), la grande finesse de mouture est
souhaitable pour un bon mariage. La chaux est plus apte à fournir un liant de O à 10
microns et la stabilisation d'une mousse de structure chaux pourra être rigidifiée
par une mousse organique.4) As an example of a mixture> the best hopes use quicklime
(or extinguished, regrind, delivered in the aqueous phase) and fly ash (eg those
Gardanne, even delivered in the aqueous phase) and some doping products
like acrylic ... The structure of an organic foam is based on 3 to 5
microns, cements have particles of 100 microns with difficulty. compatible
(a large fly on a spider web), the great fineness of grinding is
desirable for a good marriage. Lime is better able to provide a binder from O to 10
microns and the stabilization of a lime structure foam can be stiffened
by an organic foam.

Il est enfin à noter que ce système sous pression en vase clos est compatible avec tous les types d'agents moussants (alkyl aryl, non ioniques, protéides ou protéines, etc ... ) et qu'il permet même de les utiliser à plus faible dosage. D'autres agents structurants tels les résines acryliques ou autres pourront conférer au produit fini une charpente garantissant le non retrait et la limitation d'absorption d'eau souvent liée à l'extrême porosité.  Finally, it should be noted that this closed pressure system is compatible with all types of foaming agents (alkyl aryl, nonionic, protein or protein, etc.) and that it even allows them to be used more low dosage. Other structuring agents such as acrylic or other resins can give the finished product a framework guaranteeing non-shrinkage and limiting water absorption often linked to extreme porosity.

La vitesse expansion est également accrue. On sait, en effet, d'après la loi de
LAPLACE, et tel que le cite M. Claude CARON, expert international, qu'il existe une différence de pression entre les bulles (inversement proportionnelle au 0 des bulles gazeuses)et le milieu continu liquide (pression proportionnelle à la valeur de tension superficielle de la phase liquide affectée d'un coefficient 4).The expansion speed is also increased. We know, in fact, from the law of
LAPLACE, and as quoted by Mr. Claude CARON, international expert, that there is a difference in pressure between the bubbles (inversely proportional to the 0 of the gas bubbles) and the liquid continuous medium (pressure proportional to the surface tension value of the liquid phase assigned a coefficient 4).

Ainsi, dans un mortier de ciment ou similairwe, la pression interne des bulles de deux microns est de 1,5 bars, celle des bulles de cino microns de 0,6 bars etc ... En agitation classique à l'air libre il faut donc dépenser de l'énergie (énergie de brassage) pour créer cette pression interne des bulles et c'est ce qui explique le temps nécessaire pour l'expansion. Par contre, dans le processus, objet du présent brevet, le gaz arrivant déjà sous pression dans le mélange, son occlusion est beaucoup plus rapide. Thus, in a cement or similar mortar, the internal pressure of the bubbles of two microns is 1.5 bars, that of the bubbles of cino microns of 0.6 bars etc ... In conventional stirring in the open air it is necessary therefore spend energy (stirring energy) to create this internal pressure of the bubbles and this explains the time required for expansion. On the other hand, in the process which is the subject of this patent, the gas already arriving under pressure in the mixture, its occlusion is much faster.

Cette constatation permet de travailler en continu. Pour expliciter ce procédé de fabrication en continu selon l'invention, il est donné ci-après un exemple de réalisation
Le mortier étant préparé classiquement , il est envoyé en continu à l'aide d'une pompe à vis dans une chambre sous pression contenant un agitateur rotatif (appareil classique intitulé généralement agitateur de conduite), et une tubulure en partie basse qui permet l'insufflation en continu de l'air sous pression. Le mortier aéré est évacué également en continu. L'ensemble moteur-malaxeur-chambre, et mortier est pesé en continu et ce poids sert de réglage du débit d'arrivée du mortier.This observation makes it possible to work continuously. To explain this continuous manufacturing process according to the invention, an exemplary embodiment is given below
The mortar being conventionally prepared, it is sent continuously using a screw pump to a pressure chamber containing a rotary agitator (conventional device generally called a pipe agitator), and a tubing at the bottom which allows the continuous blowing of pressurized air. The aerated mortar is also continuously evacuated. The engine-mixer-chamber and mortar assembly is weighed continuously and this weight is used to adjust the mortar inlet flow.

Que ce soit en fabrication discontinue ou continue, la quantité d'air introduite dans la chambre correspond au taux d'expansion désiré. Et puisque l'occlusion d'air se fait en vase clos, sans possibilité de perte, le mortier sort de la chambre de mélange au taux d'expansion prévu. Whether in discontinuous or continuous manufacturing, the amount of air introduced into the chamber corresponds to the desired expansion rate. And since the air is occluded in a vacuum, with no possibility of loss, the mortar leaves the mixing chamber at the expected expansion rate.

Pendant la préparation, un agent tensio-actif est avantageusement ajouté à un point quelconque du circuit, ce point pouvant être:
- le malaxeur à mortier. Dans ce cas le tensio-actif sera ajouté en fin du mélange de façon à ce que la cuve ne déborde pas par suite d'un début de moussage.During the preparation, a surfactant is advantageously added at any point of the circuit, this point can be:
- the mortar mixer. In this case the surfactant will be added at the end of the mixing so that the tank does not overflow due to the start of foaming.

- dans la conduite reliant la pompe à la chambre sous pression. - in the line connecting the pump to the pressure chamber.

- par pulvérisation dans le gaz comprimé. - by spraying in compressed gas.

Il est à noter que plus on cherche un taux d'expansion élevé, plus la cadence de production l'est aussi, alors que c'est l'inverse en système traditionnel.It should be noted that the more one seeks a high rate of expansion, the more the rate of production is too, whereas it is the opposite in traditional system.

De même, on peut très bien obtenir sans difficulté des taux d'expansion allant jusqu'à six cent ou sept cent pour cent. En effet, comme le mortier est sous pression dans la chambre de mélange, les bulles d'air ont un volume réduit (loi de MARMOTTE) et on peut donc en Introduire beaucoup plus.Likewise, expansion rates of up to six hundred or seven hundred percent can very easily be obtained. In fact, as the mortar is under pressure in the mixing chamber, the air bubbles have a reduced volume (MARMOTTE's law) and we can therefore introduce many more.

Le procédé est également compatible avec des liants hydrauliques autres que ciment, à savoir de façon non limitative le ciment pur, le ciment additionné de charges diverses (cendres, pouzzolanes, argiles diverses, colloïdes minéraux ou organiques), les
mélanges chaux-ciment, la chaux vive ou éteinte, le plâtre, I'anhydrite, etc ...The process is also compatible with hydraulic binders other than cement, namely in a nonlimiting manner pure cement, cement with various fillers (ash, pozzolans, various clays, mineral or organic colloids),
lime-cement mixtures, quicklime or slaked lime, plaster, anhydrite, etc ...

L'invention porte aussi, bien entendu, sur les mortiers cellulaires (ou autre
matériau cellulaire3, obtenus selon les caractéristiques du procédé. En particulier les
mortiers obtenus ne comportent pratiquement pas de bulles crevées en surface.The invention also, of course, relates to cellular mortars (or other
cellular material3, obtained according to the characteristics of the process. In particular the
mortars obtained have practically no bubbles punctured on the surface.

Parml les buts poursuivis par cette invention nous pouvons citer:
- Ce Liant de Mousse capable de donner de la cohésion à des matériaux
granulaires, selon le brevet F R n' 89 16 943.Among the aims of this invention, we can cite:
- This Foam Binder capable of giving cohesion to materials
granular, according to patent FR n '89 16 943.

- De part les faibles densités obtenus de l'ordre de 0,5 ou 0,4 (voire moins), la
conductibilité thermique devrait être inférieure à = 0,1 et l'usage en Isolant
thermique par utilisation de blocs moulés ou paf coulée banchée sera alors recherchée.- Due to the low densities obtained of the order of 0.5 or 0.4 (or even less), the
thermal conductivity should be less than = 0.1 and use in Insulation
thermal by the use of molded blocks or baffled poured paf will then be sought.

- Les mortier de ragréages ou de façades pourront être mis à l'état de mousse par
ledit procédé par exemple, étant donné que le KIESELGUHR (silice fossile très fine avec
50 entre O et 5 p augmente la résistance à la compression, et à la traction le
mélange:
I partie de ciment (très fin H.R.I)
1 partie de chaux vive
2 parties de KIESELGUHR
servira de référence à la mise au point du procédé - Smoothing mortars or facades can be made into a foam state by
said process for example, since KIESELGUHR (very fine fossil silica with
50 between 0 and 5 p increases the compressive strength, and the tensile strength
mixed:
I part of cement (very thin HRI)
1 part quicklime
2 parts of KIESELGUHR
will serve as a reference for the development of the process

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un liant à base de mousse cellulaire à partir de matériaux hydrauliques caractérisé en ce que l'on insuffle un gaz sous pression en quantité prédéterminée dans ledit matériau hydraulique renfermé dans une chambre, tout en 1 agitant dans une atmosphère également sous pression, et en ce que le matériau est introduit dans ladite chambre en quantité constamment pesée. 1. A method of manufacturing a binder based on cellular foam from hydraulic materials, characterized in that a pressurized gas is blown in a predetermined amount into said hydraulic material enclosed in a chamber, while stirring in an atmosphere. also under pressure, and in that the material is introduced into said chamber in a quantity constantly weighed. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la quantité de gaz dosée devant être insufflée dans le matériau hydraulique contient un agent tensioactif en brouillard. 2. Method according to claim 1, characterized in that the quantity of metered gas to be blown into the hydraulic material contains a surfactant in mist. 3. Procédé selon la revendication 1, carac térise en ce que le liant est produit en continu. 3. Method according to claim 1, charac terized in that the binder is produced continuously. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la quantité de gaz contenue dans le liant correspond à celle introduite dans la chambre et représente le taux d'expansion prédéterminé. 4. Method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the amount of gas contained in the binder corresponds to that introduced into the chamber and represents the predetermined expansion rate. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base du matériau hydraulique est le ciment. 5. Method according to claim 1, characterized in that the base of the hydraulic material is cement. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base du matériau hydraulique est un mélange ciment-chaux vive ou éteinte. 6. Method according to claim 1, characterized in that the base of the hydraulic material is a cement-quicklime or slaked lime mixture. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que lton ajoute au matériau hydraulique un produit assurant au liant une charpente sans retrait et une limitation d'absorption d'eau du produit fini. 7. Method according to claim 5 or 6, characterized in that lton adds to the hydraulic material a product ensuring the binder a framework without shrinkage and a limitation of water absorption of the finished product. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le produit est une mousse ou un liant organique. 8. Method according to claim 7, characterized in that the product is a foam or an organic binder. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le matériau hydraulique est partiellement utilisé en mouture de O à 10 micromètres. 9. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the hydraulic material is partially used in milling from 0 to 10 micrometers. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le matériau hydraulique est structuré par de la silice très fine.  10. Method according to claim 9, characterized in that the hydraulic material is structured by very fine silica.
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