FR2737719A1 - Organomineral paste for use as construction materials - comprising a mixture of recycled cellulose suspension, lime, aqueous sulphate solution and hydrogen peroxide - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne une pâte organo-minérale ainsi que son utilisation en tant que matériau de construction. The invention relates to an organo-mineral paste and its use as a building material.
On connaît de nombreux matériaux de construction à base de liant hydraulique et plus particulièrement de ciment tels que des parpaings, des produits en béton, des enduits de façade, des protections anti-incendie, des revêtements de sols. Cependant tous ces matériaux présentent un retrait important au séchage ce qui entraîne la présence de fissures liées au retrait du matériau, lui-même dû à l'évaporation de l'eau, dans les produits finis. Numerous building materials based on hydraulic binder and more particularly cement are known, such as concrete blocks, concrete products, facade coatings, fire protection, floor coverings. However, all of these materials exhibit significant shrinkage on drying, which results in the presence of cracks associated with the shrinkage of the material, itself due to the evaporation of water, in the finished products.
De la même façon, on connaît, en tant que matériau de construction des briques en argile qui sont obtenues par moulage. Mais cette fabrication nécessite une étape de cuisson. Likewise, clay bricks which are obtained by molding are known as building material. But this manufacturing requires a cooking step.
Par ailleurs, on connaît un procédé de recyclage des cendres volantes issues de hauts fourneaux ou de centrales thermiques qui consiste à mélanger les cendres volantes à d'autres matériaux de construction pour en faire par exemple des revêtements de voie routière. Cependant, les compositions contenant ces cendres volantes ne peuvent être utilisées en tant que matériau de construction car elles ne présentent pas, en particulier, les propriétés mécaniques nécessaires. Furthermore, a process for recycling fly ash from blast furnaces or thermal power stations is known, which consists in mixing fly ash with other building materials to make it, for example, for road surfaces. However, the compositions containing these fly ash cannot be used as a building material because they do not have, in particular, the necessary mechanical properties.
L'invention vise à pallier les inconvénients ci-dessus en proposant une pâte organo-minérale caractérisée en ce qu'elle est obtenue par mélange d'une suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés avec une suspension de chaux, mélange auquel on ajoute une solution aqueuse de sulfate de fer et d'eau oxygénée. The invention aims to overcome the above drawbacks by proposing an organo-mineral paste characterized in that it is obtained by mixing a suspension of cellulose fibers and / or cellulosic waste and / or primary stationary sludge and / or used paper with a suspension of lime, a mixture to which an aqueous solution of iron sulphate and hydrogen peroxide is added.
Plus précisément, ledit mélange comprend 1 partie en poids desdites fibres de cellulose et/ou déchets cellulosiques et/ou boues primaires de papeterie et/ou papiers usés avec entre environ 0,7 et environ 0,8 partie en poids de chaux et entre environ 10 et environ 12 parties en poids d'eau et ladite solution aqueuse est obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de sulfate de fer avec entre environ 2,5 parties et environ 3 parties en poids d'eau et entre environ 0,6 et environ 0,7 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. More specifically, said mixture comprises 1 part by weight of said cellulose fibers and / or cellulosic waste and / or primary stationary sludge and / or used paper with between approximately 0.7 and approximately 0.8 part by weight of lime and between approximately 10 and approximately 12 parts by weight of water and said aqueous solution is obtained by mixing approximately 1 part by weight of iron sulphate with between approximately 2.5 parts and approximately 3 parts by weight of water and between approximately 0, 6 and about 0.7 part by weight of hydrogen peroxide at 130 volumes.
Selon une caractéristique de la pâte de l'invention, ledit mélange est obtenu en mélangeant 1 partie en poids de boues primaires de papeterie avec 0,75 partie en poids de chaux et 11 parties en poids d'eau et ladite solution aqueuse est obtenue par mélange de 1 partie en poids de sulfate de fer avec 2,7 parties en poids d'eau et 0,65 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. According to a characteristic of the pulp of the invention, said mixture is obtained by mixing 1 part by weight of primary stationary sludge with 0.75 part by weight of lime and 11 parts by weight of water and said aqueous solution is obtained by mixture of 1 part by weight of iron sulphate with 2.7 parts by weight of water and 0.65 part by weight of hydrogen peroxide at 130 volumes.
Selon une autre caractéristique de la pâte de l'invention, le rapport en poids dudit mélange à ladite solution est compris entre 7:1 et 8:1. According to another characteristic of the paste of the invention, the weight ratio of said mixture to said solution is between 7: 1 and 8: 1.
Plus précisément, le rapport en poids dudit mélange à ladite solution est de 7,65:1. More specifically, the weight ratio of said mixture to said solution is 7.65: 1.
La pâte de l'invention peut de plus contenir des cendres volantes, et un liant hydraulique. The pulp of the invention may also contain fly ash, and a hydraulic binder.
Dans ce cas, elle se compose d'un mélange d'environ 1 partie en poids de pâte proprement dite avec entre environ 0,9 et environ 1,3 parties de cendres volantes et entre environ 0,01 et environ 0,02 partie en poids de liant hydraulique. In this case, it is composed of a mixture of approximately 1 part by weight of pulp proper with between approximately 0.9 and approximately 1.3 parts of fly ash and between approximately 0.01 and approximately 0.02 part in weight of hydraulic binder.
Une pâte préférée, contient 1 partie en poids de pâte proprement dite, 1,1 parties en poids de cendres volantes et 0,01 partie en poids de liant hydraulique. A preferred paste contains 1 part by weight of pulp proper, 1.1 parts by weight of fly ash and 0.01 part by weight of hydraulic binder.
Le liant hydraulique préféré de l'invention est du ciment. The preferred hydraulic binder of the invention is cement.
L'utilisation de la pâte dans la fabrication d'un matériau de construction est également un objet de l'invention. The use of the paste in the manufacture of a building material is also an object of the invention.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre. The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows.
L'invention est basée sur l'utilisation de déchets, en particulier provenant de la fabrication du papier, pour la fabrication de matériaux de construction aussi divers que des briques, des parpaings, des produits en béton, des enduits de façade, des protections anti-incendie, des revêtements de sols, etc... The invention is based on the use of waste, in particular from the manufacture of paper, for the manufacture of construction materials as diverse as bricks, concrete blocks, concrete products, facade coatings, anti-protection - fire, floor coverings, etc ...
En effet, on a trouvé qu'une suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de déchets issus des boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés, dans de l'eau, à laquelle on ajoute une suspension de chaux et une solution de sulfate de fer et d'eau oxygénée permet d'obtenir une pâte organo-minérale homogène qui peut être utilisée dans la fabrication d'un matériau de construction ayant des propriétés d'isolation thermique, d'isolation phonique et anti-feu. In fact, it has been found that a suspension of cellulose fibers and / or cellulosic waste and / or waste from primary stationary sludge and / or used paper, in water, to which a suspension is added of lime and a solution of iron sulphate and hydrogen peroxide makes it possible to obtain a homogeneous organo-mineral paste which can be used in the manufacture of a building material having properties of thermal insulation, sound insulation and anti fire.
La pâte organo-minérale de l'invention est obtenue par un procédé comprenant deux étapes
1) défibrage des déchets par mélange d'environ 1 partie en
poids de fibres de cellulose et/ou de déchets
cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie
et/ou de papiers usés avec entre environ 0,7 et environ
0,8 partie en poids de chaux et entre environ 10 et
environ 11 parties en poids d'eau, et
2) mélange des déchets défibrés précédemment obtenus avec
une solution obtenue par mélange d'environ 1 partie en
poids de sulfate de fer avec entre environ 2,5 et
environ 3 parties en poids d'eau et entre environ 0,6
et environ 0,7 partie en poids d'eau oxygénée à 130
volumes.The organo-mineral paste of the invention is obtained by a process comprising two stages
1) defibration of waste by mixing approximately 1 part into
weight of cellulose fibers and / or waste
cellulose and / or primary stationery sludge
and / or used paper with between about 0.7 and about
0.8 parts by weight of lime and between about 10 and
about 11 parts by weight of water, and
2) mixing of the defibrated waste previously obtained with
a solution obtained by mixing approximately 1 part in
weight of iron sulfate with between about 2.5 and
about 3 parts by weight of water and between about 0.6
and about 0.7 parts by weight of hydrogen peroxide at 130
volumes.
De préférence, dans la première étape notée 1) cidessus, on mélangera 1 partie en poids de ladite suspension de fibres de cellulose et/ou de déchets cellulosiques et/ou de boues primaires de papeterie et/ou de papiers usés avec 0,75 partie en poids de chaux et 11 parties en poids d'eau et la solution utilisée à l'étape notée 2) ci-dessus sera obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de sulfate de fer avec environ 2,7 parties en poids d'eau et environ 0,65 partie en poids d'eau oxygénée à 130 volumes. Preferably, in the first step noted 1) above, 1 part by weight of said suspension of cellulose fibers and / or cellulose waste and / or primary stationary sludge and / or used paper will be mixed with 0.75 part by weight of lime and 11 parts by weight of water and the solution used in step noted 2) above will be obtained by mixing approximately 1 part by weight of iron sulphate with approximately 2.7 parts by weight of water and about 0.65 part by weight of hydrogen peroxide at 130 volumes.
A l'étape notée 2) ci-dessus, on mélangera entre environ 7 et environ 8 parties en poids du mélange obtenu à l'étape notée 1) ci-dessus, avec environ 1 partie en poids de la solution de sulfate de fer décrite à l'étape notée 2) cidessus. In step noted 2) above, between 7 and about 8 parts by weight of the mixture obtained in step noted 1) above will be mixed with approximately 1 part by weight of the iron sulphate solution described. in the step noted 2) above.
De préférence, on mélangera 7,66 parties en poids du mélange obtenu à l'étape notée 1) ci-dessus avec 1 partie en poids de la solution de sulfate de fer décrite à l'étape notée 2) ci-dessus. Preferably, 7.66 parts by weight of the mixture obtained in step noted 1) above will be mixed with 1 part by weight of the iron sulphate solution described in step noted 2) above.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise des boues primaires de papeterie plutôt que des fibres de cellulose et/ou des déchets cellulosiques parce que dans ce cas, l'utilisation de gros pulpeurs pour pulper ces déchets peut être évitée et qu'il suffira alors d'utiliser un mélangeur classique. In a preferred embodiment of the invention, primary stationary sludge is used rather than cellulose fibers and / or cellulosic waste because in this case the use of large pulpers to pulp this waste can be avoided and that it will then suffice to use a conventional mixer.
Cependant, la pâte obtenue ne peut être utilisée en tant que telle comme matériau de construction car, d'une part elle est difficilement moulable, par exemple sous la forme de briques ou de parpaings, et d'autre part elle contient une grande quantité d'eau et doit donc être séchée à chaud. De plus, lorsque séchée, la pâte de l'invention présente un retrait trop important pour qu'elle soit utilisable en tant que telle. However, the paste obtained cannot be used as such as a building material because, on the one hand it is difficult to mold, for example in the form of bricks or concrete blocks, and on the other hand it contains a large amount of water and should therefore be dried hot. In addition, when dried, the paste of the invention has a shrinkage that is too great for it to be usable as such.
Afin d'éviter le problème du retrait, tout en obtenant un matériau de construction projetable et talochable ayant de bonnes propriétés mécaniques, la pâte organo-minérale selon l'invention est utilisée en mélange avec un liant hydraulique tel que du ciment. In order to avoid the problem of shrinkage, while obtaining a sprayable and floatable construction material having good mechanical properties, the organo-mineral paste according to the invention is used in mixture with a hydraulic binder such as cement.
Pour obtenir un produit moulable sous forme de briques, de parpaings ou de bordures de trottoir ou tout produit en béton moulable, on ajoute à la pâte selon l'invention additionnée du liant hydraulique d'autres déchets que l'on cherche habituellement à recycler tels que les cendres volantes issues par exemple des hauts fourneaux et/ou des centrales thermiques. Ces cendres volantes agissent en tant que fluidifiant et plastifiant et confèrent à la composition de l'invention constituée uniquement de déchets, c'est-à-dire des déchets de papiers cellulosiques d'une part et d'autre part des cendres volantes, et d'un liant hydraulique, des propriétés mécaniques dues au liant hydraulique, et de moulabilité à la forme souhaitée, propriétés de moulabilité dues aux cendres volantes.Le produit obtenu a de plus d'excellentes propriétés d'isolation phonique et thermique et anti-feu dues à la faible densité de la pâte de l'invention, en raison de l'utilisation de fibres cellulosiques modifiées. To obtain a moldable product in the form of bricks, concrete blocks or sidewalks or any moldable concrete product, is added to the paste according to the invention added with the hydraulic binder other wastes that are usually sought to recycle such as fly ash from, for example, blast furnaces and / or thermal power stations. These fly ash act as a fluidifier and plasticizer and confer on the composition of the invention consisting solely of waste, that is to say waste cellulose paper on the one hand and on the other hand fly ash, and of a hydraulic binder, mechanical properties due to the hydraulic binder, and moldability to the desired shape, moldability properties due to fly ash. The product obtained has more excellent sound and thermal insulation and fireproofing properties. due to the low density of the pulp of the invention, due to the use of modified cellulosic fibers.
De façon surprenante, on a découvert qu'une très faible quantité, de l'ordre d'environ 5% en poids de la composition totale, de liant hydraulique suffit à conférer au matériau de construction final obtenu à partir de la pâte de l'invention des propriétés mécaniques suffisantes pour être utilisable telle quelle. Bien évidemment des quantités supérieures en liant hydraulique peuvent être utilisées. Surprisingly, it has been discovered that a very small amount, of the order of about 5% by weight of the total composition, of hydraulic binder is sufficient to impart to the final construction material obtained from the pulp of the invention sufficient mechanical properties to be usable as it is. Obviously higher quantities of hydraulic binder can be used.
De plus, avec 5% en poids de liant hydraulique, le retrait après 7 jours de séchage est inférieur à 200 Hm par mètre. Ce résultat est à comparer à un retrait supérieur à 1 000 pm.m pou les mortiers jusqu'à 4 000 pm.m pour un microbéton après 7 jours de séchage. In addition, with 5% by weight of hydraulic binder, the shrinkage after 7 days of drying is less than 200 Hm per meter. This result should be compared to a shrinkage greater than 1,000 pm.m for mortars up to 4,000 pm.m for a concrete after 7 days of drying.
Les essais de résistance mécanique menés sur les matériaux de construction obtenus par simple séchage à l'air libre de la pâte de l'invention montrent que l'on a une rupture non fragile, ce qui permettra d'utiliser ce matériau de construction dans des zones à risques sismiques. The mechanical resistance tests carried out on the building materials obtained by simple drying in the open air of the paste of the invention show that there is a non-fragile break, which will allow this building material to be used in seismic risk zones.
Le matériau de construction obtenu à partir de la composition selon l'invention gardera toutes ces propriétés lorsque la composition sera obtenue par mélange d'environ 1 partie en poids de la pâte cellulosique selon l'invention avec entre environ 0,9 et environ 1,3 parties en poids de cendres volantes et entre environ 0,02 et 0,01 partie en poids de ciment. The building material obtained from the composition according to the invention will retain all these properties when the composition is obtained by mixing approximately 1 part by weight of the cellulose pulp according to the invention with between approximately 0.9 and approximately 1, 3 parts by weight of fly ash and between approximately 0.02 and 0.01 part by weight of cement.
Une composition préférée est cependant obtenue par mélange de 1 partie en poids de la pâte cellulosique selon l'invention avec 1,1 parties en poids de cendres volantes et 0,01 partie en poids de ciment. A preferred composition is however obtained by mixing 1 part by weight of the cellulose pulp according to the invention with 1.1 parts by weight of fly ash and 0.01 part by weight of cement.
Les cendres volantes pourront être remplacées par de la pouzzolane ou tout autre matière équivalente. Cependant, une composition toute préférée comprendra des cendres volantes issues de centrales thermiques à charbon dites "cendres de lit fluidisé". The fly ash may be replaced by pozzolan or any other equivalent material. However, a very preferred composition will comprise fly ash from coal-fired power plants known as "fluidized bed ash".
Bien sûr, on pourra ajouter à la composition de l'invention divers additifs connus dans le domaine des matériaux de construction tel que par exemple des colorants ou on pourra utiliser du ciment blanc en tant que liant hydraulique pour donner la couleur souhaitée au matériau final. Of course, it will be possible to add to the composition of the invention various additives known in the field of construction materials such as for example dyes or it will be possible to use white cement as a hydraulic binder to give the desired color to the final material.
L'invention sera maintenant décrite au moyen d'un exemple de réalisation de la composition selon l'invention qui n'est donné qu'à titre d'illustration et non de limitation de l'invention. The invention will now be described by means of an embodiment of the composition according to the invention which is given only by way of illustration and not by way of limitation of the invention.
Exemple
On mélange 300 kg de boues primaires de papeterie avec 225 kg de chaux et 3 300 kg d'eau.Example
300 kg of primary stationary sludge are mixed with 225 kg of lime and 3300 kg of water.
Ce mélange est agité afin de maintenir en suspension les fibres de cellulose puis on mélange cette suspension avec une solution composée de 115 kg de sulfate de fer ferreux, de 310 kg d'eau et de 75 kg d'eau oxygénée à 130 volumes. L'eau oxygénée transforme le sulfate de fer ferreux en sulfate de fer ferrique. This mixture is stirred in order to keep the cellulose fibers in suspension and then this suspension is mixed with a solution composed of 115 kg of ferrous iron sulfate, 310 kg of water and 75 kg of hydrogen peroxide at 130 volumes. Oxygenated water transforms ferrous iron sulfate into ferric iron sulfate.
La pâte organo-minérale selon l'invention obtenue est homogène et contient une grande masse d'eau. La présence de cette grande masse d'eau l'avantage de ne pas nécessiter l'ajout d'eau supplémentaire lors de la fabrication du matériau de construction proprement dit (ajout du liant hydraulique et des cendres volantes). The organo-mineral paste according to the invention obtained is homogeneous and contains a large mass of water. The presence of this large body of water has the advantage of not requiring the addition of additional water during the manufacture of the building material itself (addition of hydraulic binder and fly ash).
Afin d'obtenir un matériau de construction selon l'invention, on mélange la pâte cellulosique obtenue cidessus avec 2162 kg de cendres de lit fluidisé et 217 kg de ciment. In order to obtain a building material according to the invention, the cellulosic paste obtained above is mixed with 2162 kg of fluidized bed ash and 217 kg of cement.
On obtient alors une composition qui peut être moulée sous toute forme telle que de brique, de bordure de trottoir, etc. présentant un très faible retrait au séchage, séchage qui peut avantageusement être un séchage naturel, effectué à l'air, température et pression ambiants ; une bonne conductibilité thermique ; une très bonne résistance à la compression et à la traction ; et une faible densité. A composition is then obtained which can be molded in any form such as brick, curb, etc. having a very small shrinkage on drying, drying which can advantageously be a natural drying, carried out in air, ambient temperature and pressure; good thermal conductivity; very good resistance to compression and traction; and low density.
Cette composition peut également être utilisée en tant qu'enduit projetable ou talochable. This composition can also be used as a sprayable or floatable coating.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré ici, qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated here, which has been given only by way of example.
Ainsi, elle pourra contenir un rétenteur d'eau tel que de la méthyl-cellulose, de l'hydroxy-éthyl cellulose et de la carboxyl-méthyl-cellulose ; un produit hydrofugeant tel qu'un silicone, un stéarate de calcium ou de magnésium ; ou tout autre additif pour donner d'autres propriétés particulières à la composition de l'invention, comme cela est connu dans l'art, tel que du gypse, du sulfate de calcium, une résine naturelle ou synthétique, un plastifiant, un entraineur d'air, etc... Thus, it may contain a water retentor such as methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and carboxyl methyl cellulose; a water-repellent product such as a silicone, a calcium or magnesium stearate; or any other additive to give other particular properties to the composition of the invention, as is known in the art, such as gypsum, calcium sulphate, a natural or synthetic resin, a plasticizer, a trainer. , etc ...
De plus, l'homme de l'art comprendra aisément que dans la description de l'invention qui précède et dans les revendications annexées, le terme chaux désigne aussi bien de l'oxyde de calcium CaO que l'hydroxyde de calcium Ca(OH)2. In addition, a person skilled in the art will readily understand that in the description of the preceding invention and in the appended claims, the term lime designates both calcium oxide CaO and calcium hydroxide Ca (OH ) 2.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ci-dessus ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described above as well as their combinations if these are carried out according to the spirit.
Claims (11)
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| CA 2174185 CA2174185C (en) | 1995-08-07 | 1996-04-15 | Organomineral paste and method of use as construction material |
| AU65064/96A AU6506496A (en) | 1995-08-07 | 1996-07-23 | Organomineral paste and method of use as construction material |
| PCT/US1996/012058 WO1997007301A2 (en) | 1995-08-07 | 1996-07-23 | Organomineral paste and method of use as construction material |
Applications Claiming Priority (1)
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| FR9509584A FR2737719B1 (en) | 1995-08-07 | 1995-08-07 | ORGANO-MINERAL PASTE AND USE THEREOF AS A CONSTRUCTION MATERIAL |
Publications (2)
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| FR2737719B1 FR2737719B1 (en) | 1997-10-24 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DATABASE WPI Section Ch Week 8850, Derwent World Patents Index; Class F09, AN 88-358860, XP002002720 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2737719B1 (en) | 1997-10-24 |
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Effective date: 20060428 |