FR2795111A1 - REINFORCED CONSTRUCTION MATERIAL, COATING PRODUCT AND PLATE OR SLAB OF MOLDED MATERIAL COMPRISING SAID MATERIAL AND THEIR PREPARATION METHOD - Google Patents
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Abstract
L'invention a pour objet un matériau renforcé de construction constitué d'une armature noyée dans l'épaisseur d'un matériau composite, ledit matériau pouvant être obtenu par mélange d'un agent de durcissement à une charge comprenant :(iii) un liant de type ciment à prise hydraulique ou chimique durcissant au contact de l'agent de durcissement, et(iv) du sable, du gravier ou des granulats éventuellement broyés,caractérisé en ce que ladite armature est constituée d'un réseau maillé de fils choisis parmi des fils de poly (alcool vinylique), des fils d'un copolymère d'alcool vinylique et de leurs mélanges.The subject of the invention is a reinforced construction material consisting of a reinforcement embedded in the thickness of a composite material, said material being obtainable by mixing a curing agent with a filler comprising: (iii) a binder of hydraulic or chemical setting cement type which hardens in contact with the hardening agent, and (iv) sand, gravel or possibly crushed aggregates, characterized in that said reinforcement consists of a mesh network of wires chosen from among yarns of poly (vinyl alcohol), yarns of a copolymer of vinyl alcohol and mixtures thereof.
Description
279511 1279511 1
L'invention concerne un matériau renforcé de construction utilisable pour la rénovation ou la consolidation d'ouvrages du Génie Civil tels que les galeries, tunnels et collecteurs d'assainissement. Ce matériau renforcé est également utilisable pour la préparation de pièces préfabriquées destinées à la construction telles que des dalles minces ou quais flottants. Le matériau renforcé de l'invention est à base de béton ou de mortier. Dans le domaine de la construction, des matériaux à résistance mécanique élevée en particulier en flexion traction et résistant à la fissuration, 1o sont nécessaires. C'est la raison pour laquelle des bétons et mortiers armés sont apparus dans la technique. EP 51 101 propose notamment la fabrication de plaques de béton présentant dans l'épaisseur de la plaque une armature constituée d'un tissu à mailles en fibres de verre. De même, DE 2 854 228 The invention relates to a reinforced construction material which can be used for the renovation or consolidation of civil engineering works such as galleries, tunnels and sewerage collectors. This reinforced material can also be used for the preparation of prefabricated parts intended for construction such as thin slabs or floating docks. The reinforced material of the invention is based on concrete or mortar. In the field of construction, materials with high mechanical strength, in particular in tensile bending and crack resistance, 1o are necessary. This is the reason why reinforced concrete and mortar have appeared in the art. EP 51 101 proposes in particular the manufacture of concrete plates having in the thickness of the plate a reinforcement constituted by a mesh fabric of glass fibers. Likewise, DE 2,854,228
décrit le renforcement de plaques de béton avec des mats de fibres de verre. describes the reinforcement of concrete slabs with glass fiber mats.
Ces techniques ne sont cependant pas pleinement satisfaisantes la fabrication des bétons et mortiers étant réalisée en milieu fortement alcalin, elle nécessite l'utilisation de matériaux très résistant aux bases. En effet, dans le cas des composites armées par des fibres de verre à matrice de ciment de Portland non modifiée, on assiste, en cours de vieillissement, à une perte de ductilité du matériau suite à une augmentation excessive de l'adhérence entre However, these techniques are not fully satisfactory since the manufacture of concrete and mortar is carried out in a highly alkaline medium, it requires the use of materials which are very resistant to bases. In fact, in the case of composites reinforced by glass fibers with an unmodified Portland cement matrix, there is, during aging, a loss of ductility of the material following an excessive increase in the adhesion between
les fibres et la matrice non modifiée riche en chaux (Ca(OH)2). fibers and the unmodified lime-rich matrix (Ca (OH) 2).
Des armatures métalliques, par exemple en acier sont connues dans la technique. Leur développement n'est cependant pas souhaitable étant Metal reinforcements, for example steel, are known in the art. Their development is however not desirable being
donné leur tendance à l'oxydation et leur faible maniabilité sur chantier. given their tendency to oxidize and their poor maneuverability on site.
- Des armatures à base de fibres de carbone ont également été proposées. Les matériaux renforcés par ces armatures allient une résistance mécanique élevée à une durabilité excellente. Par ailleurs, la maniabilité des - Reinforcements based on carbon fibers have also been proposed. The materials reinforced by these reinforcements combine high mechanical resistance with excellent durability. In addition, the maneuverability of
armatures est optimale.frames is optimal.
L'inconvénient majeur de ces matériaux est leur prix de revient exagéré. Le coût élevé des fibres de carbone limite ainsi l'utilisation de ces matériaux. The major drawback of these materials is their exaggerated cost price. The high cost of carbon fibers thus limits the use of these materials.
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La présente invention vise donc à fournir un matériau renforcé à base de mortier ou béton qui soit à la fois bon marché, durable et qui présente The present invention therefore aims to provide a reinforced material based on mortar or concrete which is both inexpensive, durable and which has
une résistance mécanique élevée. high mechanical resistance.
Selon l'invention, le matériau utilisé pour renforcer le mortier, respectivement le béton, est d'une grande maniabilité. L'invention concerne plus précisément un matériau renforcé pour la rénovation ou la construction, constitué d'une armature noyée dans l'épaisseur d'un matériau composite, ledit matériau composite pouvant être obtenu par mélange d'un agent de durcissement à une charge comprenant: (i) un liant de type ciment à prise hydraulique ou chimique durcissant au contact de l'agent de durcissement, et (ii) du sable, du gravier ou des granulats éventuellement broyés. Le matériau renforcé de l'invention est caractérisé en ce que l'armature est constituée d'un réseau maillé de fils choisis parmi des fils de poly(alcool vinylique), des fils d'un copolymère d'alcool vinylique et de leurs mélanges. Des copolymères d'alcool vinylique particulièrement appropriés According to the invention, the material used to reinforce the mortar, respectively the concrete, is very easy to handle. The invention relates more specifically to a reinforced material for renovation or construction, consisting of a frame embedded in the thickness of a composite material, said composite material being obtainable by mixing a curing agent with a filler comprising : (i) a cement-type binder with a hydraulic or chemical setting which hardens on contact with the hardening agent, and (ii) sand, gravel or possibly crushed aggregates. The reinforced material of the invention is characterized in that the frame consists of a mesh network of threads chosen from poly (vinyl alcohol) threads, threads of a vinyl alcohol copolymer and their mixtures. Particularly suitable vinyl alcohol copolymers
sont ceux résistant aux bases, qu'ils soient séquences, alternés ou statistiques. are those resistant to bases, whether sequenced, alternate or statistical.
De manière avantageuse, ledit copolymère comprend plus de 40 % en poids, préférablement plus de 50 %, mieux encore plus de 80 % en poids Advantageously, said copolymer comprises more than 40% by weight, preferably more than 50%, better still more than 80% by weight
de motifs dérivés d'alcool vinylique. of motifs derived from vinyl alcohol.
Par motif dérivé d'alcool vinylique, on entend le motif -CH2-CH-, By unit derived from vinyl alcohol, is meant the unit -CH2-CH-,
- OH- OH
lequel correspond à la formule de l'alcool vinylique sinon que la double liaison which corresponds to the formula of vinyl alcohol except that the double bond
est engagée dans la liaison aux autres monomères. is engaged in binding to the other monomers.
Les copolymères utilisables selon l'invention sont obtenus par exemple par copolymérisation d'un précurseur du motif -CH2-CH- (tel que I OH l'acétate de vinyle) avec différents comonomères tels que les a-oléfines, par exemple l'éthylène ou le propylène, ou les monomères acryliques ou méthacryliques, par exemple les acides acryliques et méthacryliques et leurs esters alkyliques inférieurs. Par alkyle inférieur, on entend selon l'invention les alkyle en C1-Cs. Puis, le motif -CH2-CH- est généré par simple transformation I The copolymers which can be used according to the invention are obtained for example by copolymerization of a precursor of the unit -CH2-CH- (such as I OH vinyl acetate) with various comonomers such as the α-olefins, for example ethylene or propylene, or acrylic or methacrylic monomers, for example acrylic and methacrylic acids and their lower alkyl esters. By lower alkyl is understood according to the invention C1-Cs alkyl. Then, the pattern -CH2-CH- is generated by simple transformation I
OHOH
chimique. Par exemple, lorsque la copolymérisation a été effectuée à partir d'acétate de vinyle, alors la transformation a lieu par hydrolyse de la fonction acétate ou saponification. A titre de copolymères d'alcool vinylique, on peut ainsi citer les copolymères éthylène/alcool vinylique et les copolymères alcool chemical. For example, when the copolymerization was carried out from vinyl acetate, then the transformation takes place by hydrolysis of the acetate function or saponification. As vinyl alcohol copolymers, mention may thus be made of ethylene / vinyl alcohol copolymers and alcohol copolymers
vinylique/méthacrylate de méthyle. vinyl / methyl methacrylate.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, on According to a particularly preferred embodiment,
sélectionne pour la fabrication de l'armature des fils de poly(alcool vinylique). selects for the manufacture of the reinforcement of poly (vinyl alcohol) wires.
Les fils de poly(alcool vinylique) ou de copolymère sont des fils monofilaments ou multifilaments. Les fils multifilaments sont préparés de façon conventionnelle, et par exemple par torsion, à partir de fils monofilaments de Poly (vinyl alcohol) or copolymer yarns are monofilament or multifilament yarns. The multifilament yarns are prepared in a conventional manner, and for example by twisting, from monofilament yarns of
poly(alcool vinylique) ou d'un copolymère d'alcool vinylique. poly (vinyl alcohol) or a copolymer of vinyl alcohol.
Le fil utilisé comprend généralement jusqu'à 2000, de préférence The wire used generally comprises up to 2000, preferably
jusqu'à 2500 filaments de (co)polymère. up to 2500 filaments of (co) polymer.
Les fils de polymère ou copolymère d'alcool vinylique sont The yarns of polymer or copolymer of vinyl alcohol are
couramment disponibles dans le commerce. commonly available commercially.
Il est préférable d'utiliser des fils présentant un grammage variant entre 20 et 1 000 tex (mieux encore entre 100 et 300 tex), et une densité variant It is preferable to use yarns having a grammage varying between 20 and 1000 tex (better still between 100 and 300 tex), and a density varying
entre 1,1 et 1,4 (mieux encore entre 1,25 et 1,35). between 1.1 and 1.4 (better still between 1.25 and 1.35).
De façon générale, on optera pour des fils présentant un module Generally, we will opt for wires with a module
d'Young compris entre 1900 et 3250 kg/mm2 ou bien entre 15N/tex et 25 N/tex. Young's range between 1900 and 3250 kg / mm2 or between 15N / tex and 25 N / tex.
De préférence encore, les fils présentent une résistance à la traction (telle que mesurée selon les normes française, européenne et More preferably, the wires have a tensile strength (as measured according to French, European and
internationale: NF 5079, EN 5079 et ISO 5079) variant entre 80 et 180 kg/mm2. international: NF 5079, EN 5079 and ISO 5079) varying between 80 and 180 kg / mm2.
De même, on préfère que les fils utilisés présentent un allongement à la rupture (tel que mesuré selon les normes française, Similarly, it is preferred that the wires used have an elongation at break (as measured according to French standards,
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européenne et internationale: NF 5079, EN 5079 et ISO 5079) de 1 à 20%, European and international: NF 5079, EN 5079 and ISO 5079) from 1 to 20%,
mieux encore de 3 à 13%, par exemple de 4 à 7%. better still from 3 to 13%, for example from 4 to 7%.
Une autre caractéristique préférée des fils utilisés selon l'invention est une ténacité comprise entre 65 kg/mm2 et 260 kg/mm2 (ou bien entre 0, 5 N/tex et 2 N/tex), de préférence entre 100 kg/mm2 et 195 kg/mm2 (ou bien entre 0,8 N/tex et 1,5 N/tex), par exemple entre 120 kg/mm2 et 195 kg/mm2 (ou bien Another preferred characteristic of the threads used according to the invention is a toughness of between 65 kg / mm2 and 260 kg / mm2 (or between 0.5 N / tex and 2 N / tex), preferably between 100 kg / mm2 and 195 kg / mm2 (or between 0.8 N / tex and 1.5 N / tex), for example between 120 kg / mm2 and 195 kg / mm2 (or
entre 0,9 N/tex et 1,5 N/tex).between 0.9 N / tex and 1.5 N / tex).
On notera qu'une unité N/tex correspond à pGPa o p est la Note that an N / tex unit corresponds to pGPa o p is the
masse volumique exprimée en g/cm3 du fil concerné. density expressed in g / cm3 of the wire concerned.
L'armature utilisée dans le cadre de l'invention se présente sous The frame used in the context of the invention is presented under
la forme d'un réseau maillé de fils de trame et de fils de chaîne. the shape of a mesh network of weft and warp threads.
Les fils de trame et les fils de chaîne sont respectivement constitués d'un ou plusieurs fils choisis parmi des fils de poly(alcool vinylique) et The weft threads and the warp threads respectively consist of one or more threads chosen from poly (vinyl alcohol) threads and
des fils de copolymère d'alcool vinylique. vinyl alcohol copolymer yarns.
De préférence, chaque fil de chaîne est constitué de 2 à 10 fils choisis parmi des fils de poly(alcool vinylique) et des fils de copolymère d'alcool vinylique. De même, on préfère que chaque fil de trame soit constitué de 2 à fils choisis parmi des fils de poly(alcool vinylique) et des fils de copolymère Preferably, each warp yarn consists of 2 to 10 yarns chosen from polyvinyl alcohol yarns and vinyl alcohol copolymer yarns. Similarly, it is preferred that each weft thread consists of 2 threads chosen from poly (vinyl alcohol) threads and copolymer threads
d'alcool vinylique.vinyl alcohol.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention les fils de trame utilisés sont tous identiques entre eux et les fils de chaînes utilisés sont tous identiques entre eux. Néanmoins, I'invention n'entend pas se limiter à un According to a preferred embodiment of the invention, the weft threads used are all identical to each other and the warp threads used are all identical to each other. However, the invention is not intended to be limited to a
tel mode de réalisation.such an embodiment.
- Ainsi, I'invention entend couvrir les matériaux renforcés par des armatures constituées: - exclusivement de fils de poly(alcool vinylique), - exclusivement de fils de copolymères d'alcool vinylique, et - d'un mélange de fils de poly(alcool vinylique) et de fils de - Thus, the invention intends to cover materials reinforced with reinforcements made up: - exclusively of poly (vinyl alcohol) yarn, - exclusively of vinyl alcohol copolymer yarn, and - of a mixture of poly (alcohol alcohol vinyl) and yarn
copolymères d'alcool vinylique.vinyl alcohol copolymers.
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Les mailles formées par le réseau tissé ont une forme quelconque, par exemple carrée, rectangulaire ou la forme d'un losange. Par simplicité on The meshes formed by the woven network have any shape, for example square, rectangular or the shape of a rhombus. For simplicity we
préfère les formes carrées et rectangulaires. prefers square and rectangular shapes.
L'ouverture des mailles délimitées par le réseau tissé varie préférablement entre 1 mm2 et 2500 mm2, de préférence entre 10 et 200 mm2. Généralement, le grammage du réseau tissé varie entre 20 et The opening of the meshes delimited by the woven network preferably varies between 1 mm2 and 2500 mm2, preferably between 10 and 200 mm2. Generally, the grammage of the woven network varies between 20 and
500 g/m2, de préférence entre 50 et 300 g/m2. 500 g / m2, preferably between 50 and 300 g / m2.
Le réseau maillé est obtenu de façon conventionnelle par The mesh network is obtained conventionally by
tricotage, tissage ou encollage.knitting, weaving or sizing.
Pour ce faire, les fils de (co)polymère sont préalablement ensimés, en vue d'améliorer leurs propriétés de glissement. L'ensimage est une technique classique dans le domaine du textile, qui consiste à traiter en surface le fil de façon à faciliter sa manipulation dans les procédés de tricotage, de To do this, the (co) polymer wires are previously sized, in order to improve their sliding properties. Sizing is a classic technique in the textile field, which consists in treating the yarn on the surface so as to facilitate its handling in knitting,
tissage et d'encollage.weaving and sizing.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le réseau maillé est fabriqué par encollage. Cette technique implique l'enduction des fils par une matière d'encollage et le positionnement des fils dans les directions de trame et de chaîne de façon à constituer le réseau maillé souhaité, puis une étape de traitement assurant le durcissement de la matière d'encollage, ce par quoi les fils de trame et de chaîne sont solidement maintenus au sein du réseau maillé. Le durcissement de la matière d'encollage peut être obtenu par chauffage du réseau maillé à une température appropriée ou par séchage à température ambiante. La façon de procéder dépend de la nature exacte de la matière-d'encollage. Le durcissement peut être provoqué par réticulation ou autre réaction chimique, ou bien par évaporation de l'eau contenue dans la According to a preferred embodiment of the invention, the mesh network is manufactured by gluing. This technique involves coating the wires with a sizing material and positioning the wires in the weft and warp directions so as to constitute the desired mesh network, then a processing step ensuring the curing of the sizing material. , whereby the weft and warp threads are securely held within the mesh network. The curing of the sizing material can be obtained by heating the mesh network to an appropriate temperature or by drying at room temperature. How to do this depends on the exact nature of the sizing material. The hardening can be caused by crosslinking or other chemical reaction, or by evaporation of the water contained in the
matière d'encollage et coalescence. sizing material and coalescence.
Des exemples de matière d'encollage sont les latex et les résines adhésives. A titre de latex, on peut citer les dispersions aqueuses de l'un quelconque des polymères suivants: les polymères de styrènebutadiène, les polymères de polyuréthane, les poly(alcool vinylique), les polychlorure de vinyle Examples of sizing materials are latexes and adhesive resins. Mention may be made, as latex, of the aqueous dispersions of any of the following polymers: styrenebutadiene polymers, polyurethane polymers, poly (vinyl alcohol), polyvinyl chloride
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et leurs mélanges. A titre de matière d'encollage préférée, on choisira les latex and their mixtures. As preferred sizing material, the latexes will be chosen
de polymère de styrène-butadiène. of styrene-butadiene polymer.
On obtient une meilleure solidité du réseau maillé par encollage. A better solidity of the mesh network is obtained by gluing.
L'armature à base de (co)polymère d'alcool vinylique est noyée dans l'épaisseur du matériau renforcé de construction selon l'invention. La mise en place de l'armature dans l'épaisseur du matériau composite a lieu lors de la fabrication dudit matériau composite, cette mise en place étant éventuellement réalisée in situ sur chantier. L'emplacement exact de l'armature dépend de l'utilisation finale du matériau renforcé de construction préparé et du type de contraintes auxquelles sera soumis ce matériau. L'armature doit être placée de The reinforcement based on (co) polymer of vinyl alcohol is embedded in the thickness of the reinforced construction material according to the invention. The positioning of the reinforcement in the thickness of the composite material takes place during the manufacture of said composite material, this positioning possibly being carried out in situ on site. The exact location of the reinforcement depends on the end use of the reinforced building material prepared and the type of stresses to which this material will be subjected. The frame must be placed
façon à renforcer la zone la plus sollicitée du matériau. so as to reinforce the most stressed area of the material.
Le matériau composite est un béton ou mortier. Plus généralement le matériau composite peut être obtenu par mélange d'un agent de durcissement à une charge comprenant (i) un liant de type ciment durcissant au contact de l'agent de durcissement et (ii) du sable, du gravier ou des The composite material is concrete or mortar. More generally, the composite material can be obtained by mixing a hardening agent with a filler comprising (i) a cement-type binder hardening in contact with the hardening agent and (ii) sand, gravel or
granulats éventuellement broyés.possibly crushed aggregates.
La nature de l'agent de durcissement dépend de la nature du ciment utilisé, à titre de liant. On distingue les liants à prise hydraulique des The nature of the curing agent depends on the nature of the cement used, as a binder. There are hydraulic binders
liants à prise chimique.chemical setting binders.
Des exemples de ciments à prise hydraulique sont le ciment Portland Artificiel (CPA), les ciments CPA résistant aux sulfates ou ciments CPA PMES (à prise - eau de mer séléniteuse), les ciments de laitier (CHF), les ciments de laitier aux cendres (CLC), les ciments de laitier au Clinker (CLK), ou Examples of cements with hydraulic setting are Portland Artificial Cement (CPA), sulphate resistant CPA cements or CPA PMES cements (with selenitic seawater cements), slag cements (CHF), slag cements with ash (CLC), Clinker slag cements (CLK), or
les ciments alumineux.aluminous cements.
La désignation de ces ciments est conforme à la norme The designation of these cements conforms to the standard
européenne prEN 197.1 (1998) ou à la norme française NF P 15-301. European prEN 197.1 (1998) or to French standard NF P 15-301.
A titre de ciment à prise chimique, on peut citer par ailleurs les ciments de type aluminosilicate et les ciments à base de fumée de silice et de By way of cement with chemical setting, mention may also be made of cements of the aluminosilicate type and cements based on silica fume and
cendres volantes.fly ash.
Un exemple type de ciment à prise chimique approprié comprend environ 10% en poids de fumée de silice et environ 90% en poids de cendres volantes. A typical example of a suitable chemical setting cement comprises about 10% by weight of silica smoke and about 90% by weight of fly ash.
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Dans le cas des ciments à prise hydraulique, I'agent de In the case of cements with hydraulic setting, the
durcissement est l'eau.hardening is water.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le matériau According to a preferred embodiment of the invention, the material
composite est préparé à partir d'eau et de ciment hydraulique Portland. composite is prepared from water and Portland hydraulic cement.
Dans le cas des ciments à prise chimique, I'agent de durcissement est une solution aqueuse basique (dont le pH est généralement d'environ 14) In the case of chemically set cements, the curing agent is a basic aqueous solution (the pH of which is generally around 14)
de silicate de métal alcalin, par exemple de silicate de potassium ou de sodium. of alkali metal silicate, for example potassium or sodium silicate.
Les proportions respectives de liant (i), de sable, gravier et/ou granulats (ii) et d'agent de durcissement sont celles généralement mises en The respective proportions of binder (i), sand, gravel and / or aggregates (ii) and curing agent are those generally used.
oeuvre dans la technique pour la préparation des bétons et mortiers. works in the technique for the preparation of concrete and mortar.
A titre d'exemple, dans le cas d'un ciment à prise hydraulique, la quantité de ciment varie de 60 kg à 400 kg par tonne de charge, de préférence de 100 à 200 kg/t. Dans ce cas, la quantité d'eau utilisée à titre d'agent de durcissement varie entre 8 et 35 % en poids par rapport au poids total de la For example, in the case of a cement with hydraulic setting, the quantity of cement varies from 60 kg to 400 kg per tonne of load, preferably from 100 to 200 kg / t. In this case, the amount of water used as curing agent varies between 8 and 35% by weight relative to the total weight of the
charge, de préférence de 10 à 25 % en poids. filler, preferably from 10 to 25% by weight.
A titre indicatif, dans le cas d'un ciment à prise chimique, I'agent de durcissement représente de 7 à 20 % en poids, généralement de 9 à 16 % en poids par rapport au poids total du mélange de l'agent de durcissement, du constituant (ii) et dudit ciment. Dans ce cas, le liant est généralement présent à By way of indication, in the case of a cement with chemical setting, the curing agent represents from 7 to 20% by weight, generally from 9 to 16% by weight relative to the total weight of the mixture of the curing agent. , of component (ii) and of said cement. In this case, the binder is generally present at
raison de 200 à 300 kg par tonne de charge. from 200 to 300 kg per tonne of load.
Selon l'invention, la charge peut comprendre en outre divers adjuvants. Les adjuvants utilisables selon l'invention sont ceux généralement According to the invention, the charge can also comprise various adjuvants. The adjuvants which can be used according to the invention are those generally
mis en oeuvre dans la technique.implemented in the art.
Parmi ceux-ci, on compte les rétenteurs d'eau, les réducteurs d'eau, tes superfluidifiants, les plastifiants et plus généralement les agents Among these are water retention agents, water reducers, superfluidifiers, plasticizers and more generally agents
améliorant la rhéologie.improving rheology.
Des exemples d'adjuvants plastifiants sont la silice fine (notamment de granulométrie inférieure à 100 pm), les tripolyphosphates et le néopentylglycol. De manière préférée, les adjuvants constituent de 4 à 10% en Examples of plasticizing additives are fine silica (in particular of particle size less than 100 μm), tripolyphosphates and neopentylglycol. Preferably, the adjuvants constitute from 4 to 10% by
poids de la masse totale de la charge. weight of the total mass of the load.
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De façon avantageuse, la charge comprend, en plus des constituants (i) et (ii) ci-dessus et des éventuels adjuvants, des fibres de renfort qui sont des fibres de 0,1 à 500 mm de long, de préférence de 1 à 50 mm de long, choisies parmi des fibres de verre, des fibres métalliques ou des fibres organiques. Des exemples de fibres organiques sont les fibres de poly(alcool vinylique), des fibres de polyéthylène, des fibres de polypropylène, des fibres de polyacrylonitrile, des fibres de polyamide, des fibres de polytéréphtalate Advantageously, the filler comprises, in addition to the constituents (i) and (ii) above and any additives, reinforcing fibers which are fibers from 0.1 to 500 mm long, preferably from 1 to 50 mm long, chosen from glass fibers, metallic fibers or organic fibers. Examples of organic fibers are polyvinyl alcohol fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyacrylonitrile fibers, polyamide fibers, polyterephthalate fibers
d'éthylène, des fibres d'acétate de cellulose ou des fibres de cellulose. ethylene, cellulose acetate fibers or cellulose fibers.
i0 Des exemples de fibres de verre sont les fibres de laine de verre i0 Examples of glass fibers are glass wool fibers
et les fibres de textile de verre résistant aux bases. and base-resistant glass textile fibers.
Des exemples de fibres métalliques sont les fibres d'acier nu ou Examples of metallic fibers are bare steel fibers or
galvanisé, les fibres de fonte et les fibres de laiton. galvanized, cast iron fibers and brass fibers.
On préfère les fibres de verre alcali résistantes et les fibres organiques choisies parmi les fibres de poly(alcool vinylique), les fibres de polyéthylène, les fibres de polypropylène, les fibres de polyacrylonitrile, les Resistant alkali glass fibers and organic fibers chosen from polyvinyl alcohol fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyacrylonitrile fibers,
fibres de polyamide, ou les fibres de polytéréphtalate d'éthylène. polyamide fibers, or polyethylene terephthalate fibers.
Dans le cadre de l'invention, il est possible d'ajouter à la charge In the context of the invention, it is possible to add to the charge
un, deux ou plusieurs types de fibres de renfort. one, two or more types of reinforcing fibers.
La quantité et la nature des fibres devant être ajoutées à la charge est fonction de l'utilisation finale du matériau renforcé. Elles dépendent notamment du type de sollicitations de traction et de flexion auxquelles sera soumis ledit matériau. Lorsque le matériau de construction doit subir d'importantes sollicitations de traction et de flexion, il est souhaitable de recourir à au moins deux types de fibres courtes additionnelles afin d'obtenir la multifissuration dudit matériau aux échelles macroscopiques, mésoscopiques et microscopiques et de garantir ainsi une ouverture minimale de toutes les fissures. La quantité de fibres ajoutées varie généralement de I à 50 kg par tonne de matériau composite, mieux encore de 2 à 40 kg/t, par exemple de 2 à The quantity and nature of the fibers to be added to the filler depends on the end use of the reinforced material. They depend in particular on the type of tensile and bending stresses to which said material will be subjected. When the building material has to undergo significant tensile and bending stresses, it is desirable to use at least two types of additional short fibers in order to obtain the multiple cracking of said material on macroscopic, mesoscopic and microscopic scales and thus to guarantee minimum opening of all cracks. The amount of fiber added generally varies from I to 50 kg per tonne of composite material, better still from 2 to 40 kg / t, for example from 2 to
kg/t.kg / t.
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Les sables, graviers et granulats éventuellement broyés utilisables Sands, gravel and aggregates, possibly crushed, which can be used
selon l'invention sont ceux habituellement utilisés dans la technique. according to the invention are those usually used in the art.
Les sables se caractérisent généralement par une granulométrie The sands are generally characterized by a grain size
d'environ 100 à 400 pm.from about 100 to 400 pm.
s Les granulats se caractérisent par une granulométrie d'environ s Aggregates are characterized by a particle size of approximately
350 pm à 4 mm.350 pm to 4 mm.
Les graviers se caractérisent par une granulométrie supérieure à 4 mm. A titre de granulats broyés, on connaît les fillers dont la Gravel is characterized by a grain size greater than 4 mm. As crushed aggregates, we know the fillers whose
granulométrie est inférieure à 100 pm. particle size is less than 100 µm.
La nature de la charge et celle du liant dépendent de l'application envisagée. Lorsqu'il s'agit de préparer un matériau destiné à la rénovation (ou réparation) et au confortement, on optera par exemple pour un liant de type ciment à prise hydraulique et une charge constituée de fumée de silice, de fillers calcaires, de sables silicieux, d'adjuvants divers et de fibres dans les proportions suivantes: - fumée de silice: 10 à 30 %o; - fillers calcaires: 20 à 40 %o; - sables silicieux: 500 à 700 %o; - adjuvants + fibres: 10 à 50 %o; et -liant: 100 à 350 %o, ces quantités étant calculées par rapport au poids total de l'ensemble de ces constituants. Le durcissement de liant est obtenu en ce cas par contact avec de l'eau, la quantité d'eau étant préférablement comprise entre 11 et 18% en poids The nature of the filler and that of the binder depend on the intended application. When it comes to preparing a material for renovation (or repair) and comfort, we will choose for example a cement type binder with hydraulic setting and a load consisting of silica smoke, limestone fillers, sands silicon, various additives and fibers in the following proportions: - silica smoke: 10 to 30% o; - limestone fillers: 20 to 40% o; - silica sands: 500 to 700% o; - adjuvants + fibers: 10 to 50% o; and -binder: 100 to 350% o, these quantities being calculated relative to the total weight of all of these constituents. The binder hardening is obtained in this case by contact with water, the amount of water preferably being between 11 and 18% by weight.
du poids total de la charge et du liant. the total weight of the filler and the binder.
Dans le but de préparer un matériau destiné à la préfabrication, on optera pour un liant de type ciment à prise hydraulique et une charge constituée de fillers calcaires, de sables, de granulats, d'adjuvants divers et de pigments dans les proportions suivantes: - fillers calcaires ou silicieux: 30 à 100 %o; - sables, granulats ou graviers silicieux In order to prepare a material for prefabrication, we will choose a cement type binder with hydraulic setting and a load consisting of limestone fillers, sands, aggregates, various additives and pigments in the following proportions: - limestone or siliceous fillers: 30 to 100% o; - silica sands, aggregates or gravel
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ou silicocalcaires (d'une granulométrie de 1 à50 mm): 400 à 600 %o; adjuvants divers: 10 à 30 %o; -pigments: 5 à 15 %o; et - liant: 150 à 450 %o, ces quantités étant calculées par rapport au poids total de l'ensemble de ces constituants. Le durcissement de liant est obtenu en ce cas par contact avec de l'eau, la quantité d'eau étant préférablement comprise entre 10 à 20% en poids or silica-limestone (with a particle size of 1 to 50 mm): 400 to 600% o; various additives: 10 to 30% o; -pigments: 5 to 15% o; and - binder: 150 to 450% o, these quantities being calculated relative to the total weight of all of these constituents. The binder hardening is obtained in this case by contact with water, the amount of water preferably being between 10 to 20% by weight.
lo du poids total de la charge et du liant. lo of the total weight of the filler and the binder.
Le procédé utilisé pour la préparation du matériau renforcé de The process used for the preparation of the reinforced material
construction de l'invention dépend de l'application envisagée. construction of the invention depends on the envisaged application.
A titre d'exemple, on illustre ci-dessous: - la préparation de produits de revêtement pour la rénovation ou la consolidation d'éléments de construction; et - la préparation de plaques et de dalles en matière moulée; By way of example, the following is illustrated: - the preparation of coating products for the renovation or consolidation of building elements; and - the preparation of molded plates and slabs;
comprenant les matériaux renforcés de l'invention. comprising the reinforced materials of the invention.
Selon l'un de ses aspects, I'invention concerne donc un produit de revêtement pour la rénovation ou la consolidation d'un élément de construction According to one of its aspects, the invention therefore relates to a coating product for the renovation or consolidation of a construction element
comprenant le matériau renforcé de l'invention. comprising the reinforced material of the invention.
Selon un autre de ses aspects, I'invention concerne une plaque ou According to another of its aspects, the invention relates to a plate or
dalle en matière moulée comprenant le matériau renforcé de l'invention. molded material slab comprising the reinforced material of the invention.
Les procédés de préparation de ces produits forment un autre The processes for preparing these products form another
objet de l'invention.subject of the invention.
Les produits de revêtement de l'invention peuvent être préparés par mise en oeuvre des étapes consistant à: a) préparer une pâte par addition d'un agent de durcissement à une charge comprenant: (i) un liant de type ciment à prise hydraulique ou chimique durcissant au contact de l'agent de durcissement, et (ii) du sable, du gravier ou des granulats éventuellement broyés; l1 b) déposer une première couche de ladite pâte sur la surface à rénover ou à consolider; c) disposer à la surface de ladite première couche de pâte une armature constituée d'un réseau maillé de fils choisis parmi des fils de poly(alcool vinylique), des fils d'un copolymère d'alcool vinylique et de leurs mélanges; d) imprégner l'armature de ladite pâte; e) déposer une seconde couche de la pâte obtenu à l'étape a) sur ladite armature; f) laisser reposer le temps nécessaire à la prise et au The coating products of the invention can be prepared by carrying out the steps consisting in: a) preparing a paste by adding a curing agent to a filler comprising: (i) a cement-type binder with hydraulic setting or chemical curing on contact with the curing agent, and (ii) sand, gravel or possibly crushed aggregates; b) depositing a first layer of said paste on the surface to be renovated or consolidated; c) placing on the surface of said first layer of dough an armature consisting of a mesh network of threads chosen from poly (vinyl alcohol) threads, threads of a vinyl alcohol copolymer and their mixtures; d) impregnating the frame with said paste; e) depositing a second layer of the paste obtained in step a) on said frame; f) let stand for the time necessary for setting and
durcissement de la pâte.hardening of the dough.
Les dalles ou plaques en matière moulée peuvent quant à elles être obtenues par mise en oeuvre des étapes suivantes: a) préparer une pâte par addition d'un agent de durcissement à une charge comprenant: (i) un liant de type ciment à prise hydraulique ou chimique durcissant au contact de l'agent de durcissement, et (ii) du sable, du gravier ou des granulats éventuellement broyés; b) déposer une première couche de ladite pâte dans un moule approprié; c) disposer à la surface de ladite première couche de pâte une armature constituée d'un réseau maillé de fils choisis parmi des fils de poly(alcool vinylique), des fils d'un copolymère d'alcool vinylique et de leurs mélanges; d) imprégner l'armature de ladite pâte e) déposer une seconde couche de la pâte obtenue à l'étape a) sur ladite armature; f) laisser reposer le temps nécessaire à la prise et au The slabs or plates of molded material can be obtained by implementing the following steps: a) preparing a paste by adding a curing agent to a filler comprising: (i) a cement type binder with hydraulic setting or chemical curing on contact with the curing agent, and (ii) sand, gravel or possibly crushed aggregates; b) depositing a first layer of said paste in a suitable mold; c) placing on the surface of said first layer of dough an armature consisting of a mesh network of threads chosen from poly (vinyl alcohol) threads, threads of a vinyl alcohol copolymer and their mixtures; d) impregnating the frame of said paste e) depositing a second layer of the paste obtained in step a) on said frame; f) let stand for the time necessary for setting and
durcissement de la pâte.hardening of the dough.
Un mode de réalisation préféré de ces deux procédés consiste à déposer la pâte de ciment par projection à l'aide d'un moyen de projection A preferred embodiment of these two methods consists in depositing the cement paste by spraying using a spraying means
approprié, par exemple une machine de type P tzmeister . suitable, for example a P tzmeister type machine.
L'imprégnation des armatures par la pâte peut être effectuée mécaniquement ou manuellement, par exemple par marouflage. Le positionnement précis des armatures peut être facilité par The impregnation of the reinforcements with the paste can be carried out mechanically or manually, for example by masking. The precise positioning of the reinforcements can be facilitated by
utilisation d'entretoises ou distanciers spécifiques. use of specific spacers or spacers.
La localisation de l'armature dépend essentiellement du type de The location of the reinforcement essentially depends on the type of
sollicitations que devra supporter l'ouvrage final. stresses that the final work will have to bear.
Le mélange de l'agent de durcissement à la charge est réalisé par malaxage selon les techniques habituelles. Lorsque la charge comprend des fibres de renfort, celles-ci sont incorporées à sec ou en milieu pâteux. Lorsque les fibres ajoutées sont des fibres minérales (telles que les fibres de verre), celles-ci sont préférablement incorporées à la pâte de ciment en fin de The curing agent is mixed with the filler by kneading according to the usual techniques. When the load comprises reinforcing fibers, these are incorporated dry or in a pasty medium. When the fibers added are mineral fibers (such as glass fibers), these are preferably incorporated into the cement paste at the end of
malaxage.mixing.
Les matériaux renforcés de l'invention sont utilisables dans l'industrie de la construction, du bâtiment et du Génie Civil. Certaines applications envisageables sont: (1) la réparation et la consolidation d'ouvrages du Génie Civil, tels que les galeries, collecteurs d'assainissement (égouts) et tunnels, (2) la préparation de voiles minces en mortier ou béton préfabriqués pour le marché du bâtiment neuf ou de la rénovation (éléments porteurs ou décoratifs), et (3) la conception de nouvelles pièces permettant l'allégement The reinforced materials of the invention can be used in the construction, building and civil engineering industry. Some possible applications are: (1) repair and consolidation of civil engineering works, such as galleries, sewerage collectors (sewers) and tunnels, (2) the preparation of thin sails in prefabricated mortar or concrete for the new building or renovation market (load-bearing or decorative elements), and (3) the design of new parts allowing for lightening
des structures de béton fabriquées (dalles minces et quais flottants). manufactured concrete structures (thin slabs and floating docks).
L'exemple suivant illustre plus avant l'invention. The following example further illustrates the invention.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
On prépare, par encollage, une armature (réseau maillé) à partir d'un fil de poly(alcool vinylique) de 200 tex (200 g/1000 m) et d'une masse volumique de 1,3 g/cm3 présentant une ténacité de 0,98 N/tex (- 127 kg/mm2), A reinforcement (mesh network) is prepared by gluing from a 200 tex (200 g / 1000 m) poly (vinyl alcohol) wire and a density of 1.3 g / cm 3 having a toughness 0.98 N / tex (- 127 kg / mm2),
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un allongement à la rupture de 6,6 à 6,7%, une résistance à la traction de 132 kg/mm2, et un module d'Young de 20,3 N/tex (- 2630 kg/mm2). La matière an elongation at break of 6.6 to 6.7%, a tensile strength of 132 kg / mm2, and a Young's modulus of 20.3 N / tex (- 2630 kg / mm2). Matter
d'encollage est un latex de polymère styrène/butadiène. size is a styrene / butadiene polymer latex.
Le réseau maillé de cette armature est caractérisé par une ouverture de maille de 8 x 8 mm2, un grammage de 40 g/m2 en chaîne et de 40 The mesh network of this frame is characterized by a mesh opening of 8 x 8 mm2, a grammage of 40 g / m2 in warp and 40
g/m2 en trame.g / m2 in weft.
On prépare ensuite une pâte de mortier par mélange dans un malaxeur d'un mortier sec prêt à l'emploi avec de l'eau, dans un rapport A mortar paste is then prepared by mixing in a kneader a dry mortar ready for use with water, in a ratio
pondéral eau/mortier de 0,18.0.18 water / mortar weight.
Au fond d'un moule de 20 mm x 100 mm x 300 mm, on dispose une première couche de cette pâte d'une épaisseur d'environ 5 mm. Sur cette pâte, on dépose 0 (exemple de référence "sans grille"), 1 (exemple de l'invention "avec 1 grille") ou 2 (exemple de l'invention "avec 2 grilles") grilles de At the bottom of a 20 mm x 100 mm x 300 mm mold, there is a first layer of this paste with a thickness of approximately 5 mm. On this dough, deposit 0 (reference example "without grid"), 1 (example of the invention "with 1 grid") or 2 (example of the invention "with 2 grids") grids of
l'armature préparée ci-dessus.the frame prepared above.
Le cas échéant, on imprègne ensuite de pâte, la ou les grilles, par marouflage, puis on remplit le moule d'une seconde couche de pâte, la même quantité de pâte étant utilisée dans chaque cas (exemple de référence et If necessary, the paste (s) is then impregnated with the paste (s), by masking, then the mold is filled with a second layer of paste, the same quantity of paste being used in each case (reference example and
exemples avec 1 ou 2 grilles).examples with 1 or 2 grids).
On laisse durcir l'ensemble.Let the whole harden.
On teste ensuite les performances mécaniques des éprouvettes de mortier obtenues, dans les conditions suivantes: (1) après un mûrissement de 28 jours, à 20 C et à 98 % d'humidité relative; (2) après un cycle de vieillissement accéléré de 84 jours dans un bairr d'eau chaude à 50 C (ce qui correspond à un vieillissement naturel The mechanical performance of the mortar test pieces obtained is then tested, under the following conditions: (1) after curing for 28 days, at 20 ° C. and 98% relative humidity; (2) after an accelerated aging cycle of 84 days in a bairr of hot water at 50 C (which corresponds to natural aging
d'environ 20 ans).about 20 years).
Le test mis en oeuvre est l'essai en flexion 4 points conforme à la The test used is the 4-point bending test in accordance with the
norme européenne pr EN 1170-5.European standard for EN 1170-5.
Après vieillissement et juste avant l'essai en flexion, les éprouvettes testées (20 mm x 100 mm x 300 mm) sont immergées dans l'eau After aging and just before the bending test, the test pieces tested (20 mm x 100 mm x 300 mm) are immersed in water
pendant 24 heures.for 24 hours.
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Selon cet essai, on mesure la contrainte à la rupture (MOR), la According to this test, the breaking stress (MOR), the
limite élastique (LOP) et la déformation à la rupture (EPS). elastic limit (LOP) and the strain at break (EPS).
Les résultats obtenus sont recueillis dans les tableaux 1 à 4 suivants: The results obtained are collected in the following tables 1 to 4:
Tableau 1Table 1
Mûrissement des plaques: 28 jours, 20 C, 98 % d'humidité relative Eprouvette MOR LOP EPS Contrainte à la Limite élastique Déformation à la rupture rupture Sans grille 4,8 MPa 4,8 MPa 0, 03 % avec 1 grille 4,2 MPa 3,5 MPa 0,2 % avec 2 grilles 6,8 MPa 4,3 MPa 3,5 % Tableau 2 Mûrissement des plaques: 28 jours, 200C, 98 % d'humidité relative + 28 jours dans l'eau à 50 C Eprouvette MOR LOP EPS Contrainte à la Limite élastique Déformation à la rupture rupture Sans grille 7,0 MPa 6,5 MPa 0,03 % avec I grille 6,0 MPa 5,7 MPa 0,3 % avec 2 grilles 6,3 MPa 3,6 MPa 3,5 % Plate ripening: 28 days, 20 C, 98% relative humidity MOR LOP EPS test tube Elastic limit stress Deformation at break rupture Without grid 4.8 MPa 4.8 MPa 0.03% with 1 grid 4.2 MPa 3.5 MPa 0.2% with 2 grids 6.8 MPa 4.3 MPa 3.5% Table 2 Plate cure: 28 days, 200C, 98% relative humidity + 28 days in water at 50 C MOR LOP EPS specimen Stress at elastic limit Deformation at break rupture Without grid 7.0 MPa 6.5 MPa 0.03% with I grid 6.0 MPa 5.7 MPa 0.3% with 2 grids 6.3 MPa 3.6 MPa 3.5%
279511 1279511 1
Tableau 3Table 3
Mûrissement des plaques: 28 jours, 20 C, 98 % d'humidité relative + 56 jours dans l'eau à 500C Eprouvette MOR LOP EPS Contrainte à la Limite élastique Déformation à la rupture rupture Sans grille 6,5 MPa 5,4 MPa 0,03 % avec 1 grille 5,5 MPa 2,7 MPa 1,1 % avec 2 grilles 6,7 MPa 4,3 MPa 3,0 % Plate ripening: 28 days, 20 C, 98% relative humidity + 56 days in water at 500C MOR LOP EPS test tube Stress at elastic limit Deformation at break rupture Without grid 6.5 MPa 5.4 MPa 0 , 03% with 1 grid 5.5 MPa 2.7 MPa 1.1% with 2 grids 6.7 MPa 4.3 MPa 3.0%
Tableau 4Table 4
Mûrissement des plaques: 28 jours, 20 C, 98 % d'humidité relative + 84 jours dans l'eau à 50 C Eprouvette MOR LOP EPS Contrainte à la Limite élastique Déformation à la rupture rupture Sans grille 6,6 MPa 5,3 MPa 0,04 % avec 1 grille 5,7 MPa 3,3 MPa 0,4 % avec 2 grilles 6,5 MPa 3,4 MPa 3,2 % Les résultats obtenus montrent que la présence d'armatures de poly(alcool vinylique) permet l'obtention de caractéristiques mécaniques en flexion supérieures: on remarque en particulier des déformations à la rupture Plate ripening: 28 days, 20 C, 98% relative humidity + 84 days in water at 50 C MOR LOP EPS test tube Stress at elastic limit Deformation at break rupture Without grid 6.6 MPa 5.3 MPa 0.04% with 1 grid 5.7 MPa 3.3 MPa 0.4% with 2 grids 6.5 MPa 3.4 MPa 3.2% The results obtained show that the presence of reinforcements of poly (vinyl alcohol) allows obtaining superior mechanical characteristics in bending: we notice in particular deformations at break
fois supérieures.times higher.
Ces caractéristiques sont conservées après vieillissement. These characteristics are retained after aging.
EXEMPLE 2EXAMPLE 2
On prépare par encollage les réseaux maillés présentant les caractéristiques indiquées dans les tableaux 5 et 6 suivants, en utilisant le The mesh networks having the characteristics indicated in the following tables 5 and 6 are prepared by gluing, using the
même fil d'alcool polyvinylique qu'à l'exemple 1. same polyvinyl alcohol wire as in Example 1.
La matière d'encollage utilisée est un latex de polymères de styrènebutadiène. The sizing material used is a latex of styrene butadiene polymers.
Tableau 5Table 5
N du réseau Nombre de fils de Nombre de fils de Nombre de fils de Nombre de fils de maillé PVA par fil de PVA par fils de chaîne par unité trame par unité chaîne trame de longueur dans de longueur dans la direction la direction orthogonale orthogonale 2.1 6 4 0,875 fil/cm 0,875 fil/cm 2.2 4 2 0,875 fil/cm 0,625 fil/cm 2.3 6 4 0,75 fil/cm 0,625 fil/cm N of the network Number of wires of Number of wires of Number of wires of Number of mesh wires PVA per PVA wire per warp thread per weft unit per unit warp weft length in length in length in direction orthogonal direction orthogonal 2.1 6 4 0.875 thread / cm 0.875 thread / cm 2.2 4 2 0.875 thread / cm 0.625 thread / cm 2.3 6 4 0.75 thread / cm 0.625 thread / cm
Tableau 6Table 6
N du réseau maillé Grammage du réseau Ouverture de la maille maillé 2.1 260 g/m2 7 x 5 mm2 2.2 140 g/m2 8 x 12 mm2 2.3 190 g/m2 9 x 10 mm2 N of the mesh network Weight of the mesh Mesh opening 2.1 260 g / m2 7 x 5 mm2 2.2 140 g / m2 8 x 12 mm2 2.3 190 g / m2 9 x 10 mm2
279511 1279511 1
la 17the 17
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