FR2796064A1 - CLINKER OF CALCIUM PHOSPHATES, COMPOSITION AND REINFORCED MATERIAL OBTAINED FROM THE CLINKER AND METHODS OF MAKING THE SAME - Google Patents

CLINKER OF CALCIUM PHOSPHATES, COMPOSITION AND REINFORCED MATERIAL OBTAINED FROM THE CLINKER AND METHODS OF MAKING THE SAME Download PDF

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Abstract

The invention concerns calcium phosphate clinker, comprising at least 10 wt. % of tetracalcium phosphate (C4P), at least 5 wt. % of hydroxyapatite (HAp) and between 0.5 and 5 wt. % of free lime (C), and preferably also tricalcium phosphate (C3P) or a C3P-C2S solid solution, in an amount not more than 25 wt. %. The invention also concerns a method for making such a clinker, a cement composition comprising such a ground clinker and a reinforced material as well as a method for making such reinforced material by hydrating such a composition.

Description

La présente invention est relative à un clinker de phosphates de calcium et à un procédé de fabrication d'un tel clinker, ainsi qu'à une composition cimentaire comprenant un tel clinker broyé, à un matériau renforcé obtenu à partir de l'hydratation d'une telle composition et à un procédé de fabrication d'un tel matériau renforcé. The present invention relates to a clinker of calcium phosphates and to a process for producing such a clinker, as well as to a cementitious composition comprising such a crushed clinker, to a reinforced material obtained from the hydration of such a composition and a method of manufacturing such a reinforced material.

Dans tout ce qui suit, on utilise les notations abrégées classiques: - C pour CaO, - P pour P205, - HAp pour l'hydroxyapatite, de formule Calo(P04)6(OH)2, substituée ou non, - H pour H20. In what follows, we use the standard abbreviated notation: - C for CaO, - P for P205, - HAp for hydroxyapatite, of formula Calo (P04) 6 (OH) 2, substituted or not, - H for H20 .

Ces notations seront systématiquement utilisées par la suite, sauf indication contraire explicite. These ratings will be systematically used later, unless explicitly stated otherwise.

Pour renforcer certains matériaux, tels que, par exemple, du ciment dentaire ou du ciment pour prothèse, il est connu d'utiliser un mélange de phosphate tétracalcique pur synthétisé et d'autres constituants appropriés, par hydratation. Le phosphate tétracalcique hydraté présente la propriété de générer de l'hydroxyapatite et de la Portiandite CH, selon la réaction: 3(C4P+H) <B>--></B> HAP+2CH, L'addition des constituants mélangés au C4P est nécessaire, car le C4P isolément ne permettrait pas d'obtenir une vitesse de réaction satisfaisante. Cette technique requiert cependant une préparation précise du mélange et nécessite la manipulation de plusieurs produits. To reinforce certain materials, such as, for example, dental cement or cement for prosthesis, it is known to use a mixture of synthesized pure tetracalcium phosphate and other suitable constituents, by hydration. The hydrated tetracalcium phosphate has the property of generating hydroxyapatite and Portiandite CH, according to the reaction: 3 (C4P + H) <B> -> PAH + 2CH, The addition of the constituents mixed with the C4P is necessary because C4P alone would not achieve a satisfactory reaction rate. This technique, however, requires precise preparation of the mixture and requires the handling of several products.

L'invention a pour objet un produit à base de phosphates de calcium, capable de former par hydratation un micro-autorenfort minéral au sein d'une matrice, de façon à permettre l'obtention d'un matériau renforcé ayant des propriétés mécaniques améliorées. L'invention vise un tel produit ayant une bonne réactivité, qui soit utilisable en tant que tel directement sans qu'il soit nécessaire de recourir à d'autres constituants. The subject of the invention is a product based on calcium phosphates, capable of forming, by hydration, a mineral micro-self-hardening within a matrix, so as to make it possible to obtain a reinforced material having improved mechanical properties. The invention relates to such a product having good reactivity, which can be used as such directly without the need to resort to other constituents.

Le produit de l'invention peut avoir les avantages suivants: - bonne réactivité: cinétique et avancement de la réaction, - bonne reproductibilité de l'hydratation, - rhéologie et durabilité satisfaisantes, - fabrication aisée à mettre en oeuvre, - reproductibilité de la fabrication du produit, et - faible sensibilité à des variations de quelques pour-cents des constituants utilisés pour fabriquer ce produit. The product of the invention can have the following advantages: - good reactivity: kinetics and progress of the reaction, - good reproducibility of the hydration, - satisfactory rheology and durability, - easy manufacture to implement, - reproducibility of manufacture of the product, and - low sensitivity to variations of a few percent of the constituents used to make this product.

Le produit de l'invention est utilisable non seulement dans des compositions cimentaires, mais également dans d'autres matériaux tels que, par exemple, des matières plastiques. L'amélioration des propriétés mécaniques du matériau peut porter notamment sur sa résistance en flexion et, éventuellement, en compression. The product of the invention is useful not only in cementitious compositions, but also in other materials such as, for example, plastics. The improvement of the mechanical properties of the material may relate in particular to its resistance in bending and possibly in compression.

L'invention concerne également un procédé de fabrication du produit ci-dessus, ainsi qu'une composition cimentaire le contenant, un matériau renforcé obtenu à partir de l'hydratation d'une telle composition et un procédé de fabrication d'un tel matériau renforcé. The invention also relates to a method of manufacturing the above product, as well as a cementitious composition containing it, a reinforced material obtained from the hydration of such a composition and a method of manufacturing such a reinforced material. .

Le produit de l'invention consiste en un clinker de phosphates de calcium, comprenant en poids: - au moins 10 % de phosphate tétracalcique (C4P), - au moins 5 % d'hydroxyapatite (HAp) et - entre 0,5 % et 5 % de chaux libre (C). The product of the invention consists of a clinker of calcium phosphates, comprising by weight: at least 10% of tetracalcium phosphate (C4P), at least 5% of hydroxyapatite (HAp) and between 0.5% and 5% of free lime (C).

Bien que le terme "clinker" désigne habituellement le produit de la cuisson de constituants à la sortie du four, avant broyage, nous entendrons par ce terme également le produit broyé. C'est ainsi le clinker broyé, de manière appropriée, qui est introduit dans une matrice pour obtenir un matériau renforcé après hydratation. Although the term "clinker" usually refers to the product of the baking of constituents at the exit of the furnace, before grinding, we will understand by this term also the crushed product. Thus, the appropriately milled clinker is introduced into a matrix to obtain a reinforced material after hydration.

Un tel clinker permet d'obtenir d'étonnantes performances et, utilisé indépendamment de tout autre constituant, produit un micro- autorenfort minéral très efficace. Ce clinker, qui a les avantages mentionnés précédemment, constitue notamment un clinker réactif permettant de fabriquer in situ des fibres d'hydroxyapatite. Such a clinker makes it possible to obtain astonishing performances and, used independently of any other constituent, produces a very effective mineral micro-self-support. This clinker, which has the advantages mentioned above, notably constitutes a reactive clinker making it possible to manufacture in situ hydroxyapatite fibers.

L'introduction du clinker de l'invention dans une composition cimentaire permet de créer, après gâchage avec de l'eau, une matrice très cohésive et une bonne adhésion des fibres à la matrice. Le clinker de l'invention s'avère également avoir des effets très bénéfiques dans des matières plastiques, en formant des interfaces organo-minérales cohésives. The introduction of the clinker of the invention into a cementitious composition makes it possible to create, after mixing with water, a very cohesive matrix and a good adhesion of the fibers to the matrix. The clinker of the invention is also found to have very beneficial effects in plastics, forming cohesive organo-mineral interfaces.

Le clinker de l'invention offre les avantages traditionnellement obtenus avec le phosphate tétracalcique: - faible consommation d'eau nécessaire pour l'hydratation, - stabilité chimique des fibres d'hydroxyapatite, y compris à des pH élevés (supérieurs à 12,5). The clinker of the invention offers the advantages traditionally obtained with tetracalcium phosphate: - low consumption of water necessary for hydration, - chemical stability of the hydroxyapatite fibers, including at high pH (above 12.5) .

Mais, par rapport à l'utilisation de C4P pur, ce clinker améliore considérablement la réactivité et la force de cohésion produite par l'hydratation (résistance mécanique). On peut expliquer l'importante accélération de la cinétique d'hydratation du clinker par rapport au C4P pur par les facteurs suivants: - présence de germes de HAp déjà contenus dans le clinker: effet d'ensemencement et aussi recouvrement des grains de C4P à un taux d'avancement plus grand, - présence de chaux libre qui s'hydrate rapidement en CH, ce qui produit aussi des germes pour CH. But, compared to the use of pure C4P, this clinker considerably improves the reactivity and cohesion force produced by hydration (mechanical resistance). The significant acceleration of the hydration kinetics of clinker compared to pure C4P can be explained by the following factors: - presence of HAp seeds already contained in the clinker: seeding effect and also the recovery of C4P grains at a rate of higher rate of progress, - presence of free lime which rapidly hydrates in CH, which also produces germs for CH.

De plus, on constate que le clinker de l'invention permet de générer des fibres quasi amorphes de HAp (1 à 4 gym), alors qu'avec du C4P pur, la taille des fibres d'hydroxyapatite est généralement inférieure à 1 @tm, du fait de sursaturations plus fortes. Moreover, it can be seen that the clinker of the invention makes it possible to generate quasi-amorphous fibers of HAp (1 to 4 gym), whereas with pure C4P, the size of the hydroxyapatite fibers is generally less than 1 μm. because of higher supersaturations.

Préférentiellement, le clinker comprend aussi du phosphate tricalcique (C3P) ou une solution solide C3P-C2S, en quantité au plus égale à 25 % en poids. Preferably, the clinker also comprises tricalcium phosphate (C3P) or a solid solution C3P-C2S, in an amount at most equal to 25% by weight.

La solution C3P-C2S est obtenue dans un système contenant de la silice. The C3P-C2S solution is obtained in a system containing silica.

Dans un mode de réalisation préféré, le clinker comprend en poids: - au plus 75 % de phosphate tétracalcique (C4P), - au plus 50 % d'hydroxyapatite (HAp), et - au plus 25 % de phosphate tricalcique (C3P) ou d'une solution solide C3P-C2S. L'invention concerne aussi un clinker de phosphates de calcium qui, selon l'invention, comporte une répartition de phases minéralogiques telle que lors d'une hydratation à 20 C du clinker broyé avec une finesse de 25 lm pour 50 % en poids de passant au tamis (d50 = 25 Eum), à masses égales d'eau et de clinker, le flux de chaleur dégagé en fonction du temps présente: - un premier pic exothermique initial et un deuxième pic exothermique observé avant 1 h 30 à compter du début de l'hydratation, et - un taux d'avancement de la réaction d'hydratation au moins égal à 30 % à la fin de l'apparition de ce deuxième pic exothermique. In a preferred embodiment, the clinker comprises by weight: at most 75% of tetracalcium phosphate (C4P), at most 50% of hydroxyapatite (HAp), and at most 25% of tricalcium phosphate (C3P); of a solid solution C3P-C2S. The invention also relates to a clinker of calcium phosphates which, according to the invention, comprises a distribution of mineralogical phases such as during a hydration at 20 C of milled clinker with a fineness of 25 lm for 50% by weight of passing by sieve (d50 = 25 Eum), with equal masses of water and clinker, the heat flux released as a function of time has: - a first initial exothermic peak and a second exothermic peak observed before 1 h 30 from the beginning hydration, and a progress rate of the hydration reaction at least equal to 30% at the end of the appearance of this second exothermic peak.

La réactivité d'un tel clinker est particulièrement bonne, notamment en comparaison de phosphate tétracalcique pur. Ce clinker peut être du type défini précédemment par sa minéralogie, et il est d'ailleurs avantageusement conforme aux définitions précédentes. The reactivity of such a clinker is particularly good, particularly in comparison with pure tetracalcium phosphate. This clinker may be of the type defined previously by its mineralogy, and it is moreover advantageously in accordance with the preceding definitions.

Préférentiellement, le clinker selon l'invention est sous forme broyée, avec une granulométrie préférentiellement comprise entre 5 #tm et 200 Etm pour 50 % en poids de passant au tamis. Preferably, the clinker according to the invention is in milled form, with a particle size preferably between 5 .mu.m and 200 .mu.m for 50% by weight of passing through the sieve.

L'invention concerne également un procédé de fabrication d'un clinker conforme à l'invention. Selon ce procédé: - on prépare un cru à partir d'une source de phosphate et d'une source de calcium adaptées à la minéralogie désirée, et - on effectue une cuisson de ce cru avec au moins un palier de température ayant un niveau et une durée appropriés pour obtenir ce clinker. The invention also relates to a method of manufacturing a clinker according to the invention. According to this process: - a raw material is prepared from a source of phosphate and a source of calcium adapted to the desired mineralogy, and - it is cooked with at least one temperature level having a level and a suitable duration to obtain this clinker.

Selon différentes formes de mise en oeuvre, le cru comporte des produits déjà purifiés ou des minerais naturels. Dans une forme avantageuse de mise en ceuvre, le cru est un cru de phosphate tétracalcique (C4P) stoechiométrique vis-à-vis du rapport CIP du C4P. According to different forms of implementation, the raw material includes already purified products or natural ores. In an advantageous form of implementation, the raw material is a stoichiometric tetracalcium phosphate (C4P) crude with respect to the CIP ratio of C4P.

Préférentiellement, les paliers de température comprennent un palier supérieur ayant un niveau compris entre 1 300 C et 1 500 C et une durée comprise entre 0 h 30 et 15 heures. Dans un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, le palier supérieur a un niveau environ égal à 1 400 C et une durée environ égale à 3 heures. Preferably, the temperature stages comprise an upper stage having a level of between 1300 ° C. and 1500 ° C. and a duration of between 0 h 30 and 15 hours. In a particularly advantageous embodiment, the upper plateau has a level of about 1400 C and a duration of about 3 hours.

Une autre forme particulièrement avantageuse, utilisant ou non ce palier supérieur, est telle que la cuisson comprend: - une première montée à 600 Clh jusqu'à 900 C, - un palier intermédiaire d'1 heure à 900 C, - une seconde montée à 600 Clh jusqu'au palier supérieur, - le palier supérieur, - un refroidissement à 1 000 Clh jusqu'à 1 100 C, et - une trempe à l'air ou un refroidissement lent. Another particularly advantageous form, using or not this upper bearing, is such that cooking comprises: a first rise at 600 Clh up to 900 ° C., an intermediate bearing of 1 hour at 900 ° C., a second rise at 600 Clh to the upper bearing, - the upper bearing, - cooling to 1000 Clh up to 1100 C, and - air quenching or slow cooling.

Dans une forme préférée de mise en ceuvre, le cru est obtenu au moyen d'un mélange de CaC03 et de phosphate de calcium. Le cru est alors avantageusement obtenu au moyen d'un mélange de CaC03 et de CaHP04. Ce mélange peut être notamment homogénéisé par voie humide. In a preferred form of implementation, the raw material is obtained by means of a mixture of CaCO 3 and calcium phosphate. The raw material is then advantageously obtained using a mixture of CaCO 3 and CaHPO 4. This mixture may in particular be homogenized by the wet route.

L'invention porte aussi sur une composition cimentaire comprenant un clinker broyé selon l'invention et un liant hydraulique. Cette composition est avantageusement obtenue par mélange ou cobroyage. The invention also relates to a cementitious composition comprising a ground clinker according to the invention and a hydraulic binder. This composition is advantageously obtained by mixing or co-grinding.

Préférentiellement, le clinker et le liant hydraulique sont alors tels que la cinétique d'hydratation du clinker est plus rapide que la cinétique d'hydratation du liant hydraulique. Preferably, the clinker and the hydraulic binder are such that the hydration kinetics of the clinker is faster than the hydration kinetics of the hydraulic binder.

On constate, en effet, que les propriétés mécaniques du matériau formé sont considérablement améliorées lorsque cette caractéristique est vérifiée. Ceci s'explique par le fait que le micro- autorenfort produit par le clinker broyé est créé avant la prise induite par le liant hydraulique. It can be seen that the mechanical properties of the material formed are considerably improved when this characteristic is verified. This is explained by the fact that the micro-self-harm produced by the ground clinker is created before the setting induced by the hydraulic binder.

Avantageusement, la composition cimentaire de l'invention est utilisée pour réaliser des mortiers ou bétons. Advantageously, the cementitious composition of the invention is used to produce mortars or concretes.

Dans ce cas, la prise produite par le ciment a souvent lieu entre 2 et 3 heures à compter du début de l'hydratation. Le clinker de l'invention permet d'obtenir une cinétique d'hydratation plus rapide et d'obtenir ainsi des renforts particulièrement efficaces. L'invention s'applique aussi à un matériau renforcé obtenu à partir de l'hydratation d'une composition selon l'invention. In this case, the setting produced by the cement often takes place between 2 and 3 hours from the beginning of the hydration. The clinker of the invention makes it possible to obtain a faster hydration kinetics and thus obtain particularly effective reinforcements. The invention also applies to a reinforced material obtained from the hydration of a composition according to the invention.

Elle porte également sur un procédé de fabrication d'un tel matériau renforcé, dans lequel: - on réalise un clinker broyé de phosphates de calcium selon l'invention, - on mélange ce clinker broyé à au moins un autre composant, de manière à former une composition selon l'invention, et - on hydrate cette composition. It also relates to a process for manufacturing such a reinforced material, in which: - a crushed clinker of calcium phosphates according to the invention is produced, - this crushed clinker is mixed with at least one other component, so as to form a composition according to the invention, and - this composition is hydrated.

L'invention sera mieux comprise et illustrée à l'aide de modes de réalisation et de mise en oeuvre particuliers nullement limitatifs, en référence aux figures annexées sur lesquelles: - la Figure 1 représente un histogramme donnant la minéralogie d'un clinker obtenu par_un procédé de fabrication selon l'invention, pour un palier supérieur de température d'une durée de 3 heures et en fonction de la température de ce palier; - la Figure 2 représente un histogramme de la minéralogie d'un clinker obtenu par un procédé de fabrication selon l'invention, avec un palier supérieur de température égal à 1 400 C et ayant une durée de 3 heures ou 15 heures ; - la Figure 3 montre la réactivité, sous forme du flux de chaleur (en mWlg) en fonction du temps (en minutes) lors d'une hydratation à 20 C, de C4P pur et de deux clinkers obtenus par le procédé de fabrication selon l'invention avec un palier supérieur de température de 3 heures et valant respectivement 1 300 C et 1 400 C, pour un broyage correspondant à d50 = 25 #tm ; - la Figure 4 et la Figure 5 sont des photos montrant respectivement un grain non hydraté et un grain hydraté d'un clinker selon l'invention. The invention will be better understood and illustrated by means of particular embodiments and implementations which are in no way limitative, with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents a histogram giving the mineralogy of a clinker obtained by a process of manufacture according to the invention, for an upper temperature step of a duration of 3 hours and as a function of the temperature of this bearing; FIG. 2 represents a histogram of the mineralogy of a clinker obtained by a manufacturing method according to the invention, with an upper temperature level equal to 1400 ° C. and having a duration of 3 hours or 15 hours; FIG. 3 shows the reactivity, in the form of the heat flux (in mWlg) as a function of time (in minutes) during hydration at 20 ° C., pure C4P and two clinkers obtained by the manufacturing process according to FIG. invention with an upper temperature step of 3 hours and respectively worth 1300 C and 1400 C, for a grinding corresponding to d50 = 25 #tm; - Figure 4 and Figure 5 are photographs respectively showing a non-hydrated grain and a hydrated grain of a clinker according to the invention.

Un clinker de phosphates de calcium est fabriqué, par exemple, de la manière suivante. Calcium phosphate clinker is manufactured, for example, as follows.

Dans une première étape, on effectue un mélange stoechiométrique vis-à-vis de C4P en CaC03 et CaHP04 homogénéisé par voie humide. Dans une deuxième étape, on sèche ce mélange à 90 C en étuve. In a first step, a stoichiometric mixture is made with C4P in CaCO3 and wet homogenized CaHPO4. In a second step, this mixture is dried at 90 ° C. in an oven.

Dans une troisième étape, on effectue une cuisson en four à moufle dans un creuset de Pt. Cette troisième étape comprend les phases suivantes: - montée à 600 Clh jusqu'à 900 C, - palier d'1 h à 900 C, - montée à 600 Clh jusqu'à une valeur supérieure de température, - palier supérieur de température à la valeur supérieure de température; - refroidissement à 1 000 Clh jusqu'à 1 100 C et - trempe à l'air ou refroidissement lent. In a third step, a muffle furnace is baked in a crucible of Pt. This third stage comprises the following phases: - rise to 600 Clh up to 900 C, - step of 1 hour at 900 ° C, - rise at 600 Clh up to a higher temperature value, - higher temperature step at the higher temperature value; - cooling to 1000 Clh up to 1100 C and - quenching in air or slow cooling.

La minéralogie du clinker ainsi obtenu dépend du niveau et de la durée du palier supérieur de température. Préférentiellement, le palier supérieur a un niveau compris entre 1 300 C et 1 500 C et une durée comprise entre 0 h 30 et 15 heures. The clinker mineralogy thus obtained depends on the level and duration of the upper temperature stage. Preferably, the upper tier has a level between 1300 C and 1500 C and a duration between 0 h 30 and 15 hours.

Les principaux constituants présents dans le clinker formé sont les suivants: C, HAp, aC3P, PC3P (ces deux derniers constituants sont des formes cristallographiques particulières du C3P) et C4P. Ces phases sont référencées respectivement 1 à 5 sur les Figures 1 et 2. Les réactions en cours pour un niveau du palier supérieur de température compris entre 1 200 et 1 500 C sont essentiellement les suivantes: aC2P+C -+ UC3P a.C3P+C C4P aC2P+2C -> C4P a.C3P+C+H -> HAp HAp -> 2aC3P+C4P HAp+2C --> 3C4P+H On a ainsi obtenu la minéralogie du clinker pour une durée de 3 heures et des niveaux de 1 200 C, 1 300 C, 1 400 C et 1 500 C du palier supérieur de température (Figure 1), le pourcentage en poids de chaque phase (axe 12) étant donné sous forme d'histogramme cumulé en fonction de la température en C (axe 11). Les barres d'histogramme correspondant aux températures 1 200, 1 300, 1 400 et 1 500 C sont respectivement référencées 41 à 44. La barre 44 ne constitue pas à proprement parler un clinker, mais un produit de référence contenant du C4P pur. On a également obtenu la minéralogie d'un clinker formé avec un niveau du palier supérieur de température égal à 1 400 C et une durée de ce palier égale à 15 heures. Les résultats apparaissent dans un histogramme donnant le pourcentage de chaque phase (axe 12) en fonction du temps (axe 13, en heures), et montrant la barre 45 correspondant à ces conditions de fabrication au côté de la barre 43 associée 'à un niveau de 1 400 C et à une durée de 3 heures du palier supérieur de température (Figure 2). The main constituents present in the clinker formed are as follows: C, HAp, aC3P, PC3P (the latter two constituents are particular crystallographic forms of C3P) and C4P. These phases are respectively referenced 1 to 5 in FIGS. 1 and 2. The reactions in progress for a level of the upper temperature stage of between 1200 and 1500 C are essentially the following: aC2P + C - + UC3P a.C3P + C C4P aC2P + 2C -> C4P a.C3P + C + H -> HAp HAp -> 2aC3P + C4P HAp + 2C -> 3C4P + H Clinker mineralogy was thus obtained for a duration of 3 hours and levels were of 1,200 C, 1,300 C, 1,400 C and 1,500 C of the upper temperature plateau (Figure 1), the percentage by weight of each phase (axis 12) being given as a cumulative histogram as a function of the temperature in C (axis 11). The histogram bars corresponding to the temperatures 1 200, 1 300, 1 400 and 1 500 C are respectively referenced 41 to 44. The bar 44 is not strictly speaking a clinker, but a reference product containing pure C4P. The mineralogy of a clinker formed with an upper temperature level equal to 1400 C and a duration of this stage equal to 15 hours was also obtained. The results appear in a histogram giving the percentage of each phase (axis 12) as a function of time (axis 13, in hours), and showing the bar 45 corresponding to these manufacturing conditions to the side of the bar 43 associated with a level 1400 C and 3 hours of the upper temperature plateau (Figure 2).

Pour obtenir le clinker désiré, on définit des conditions de cuisson permettant de produire en poids dans le clinker: - au moins 10 % de C4P, - au moins 5 % de HAp, et - entre 0,5 % et 5 % de C. To obtain the desired clinker, cooking conditions are defined which make it possible to produce, by weight, in the clinker: at least 10% of C4P, at least 5% of HAp, and between 0.5% and 5% of C.

Dans les exemples représentés, ces conditions sont vérifiées par la barre 43 (palier supérieur de température de 1 400 C et de 3 heures) et (à une quantité négligeable près concernant le pourcentage de C4P) par la barre 42 (palier supérieur de température de 1 300 C et de 3 heures). In the examples shown, these conditions are verified by bar 43 (upper temperature level of 1400 C and 3 hours) and (to an insignificant amount regarding the percentage of C4P) by the bar 42 (upper temperature step of 1,300 C and 3 hours).

En ce qui concerne la reproductibilité des synthèses, on constate que: - pour un. palier de 3 heures, la reproductibilité est très bonne à 1 500 C et, en dessous de 1 500 C, le pourcentage des différentes phases varie de 3 % suivant les cuissons, et - avec un palier de 15 heures, la reproductibilité est très bonne à 1 400 C et à 1 500 C. With regard to the reproducibility of the syntheses, one notes that: - for one. 3 hours, the reproducibility is very good at 1500 C and, below 1500 C, the percentage of different phases varies by 3% depending on the cooking, and - with a 15 hour stage, the reproducibility is very good at 1400 C and 1500 C.

Dans une quatrième étape, le clinker obtenu est broyé, avantageusement avec une finesse de 25 p,m pour 50 % en poids de passant au tamis (d50 = 25pm). Ce clinker broyé permet d'effectuer des mesures de réactivité, dans lesquelles on suit l'avancement de la réaction d'hydratation du clinker broyé à 20 C, à masses égales d'eau et de clinker. On a ainsi tracé (Figure 3) le flux de chaleur dégagé (axe 16, en mWlg) en fonction du temps (axe 15, en minutes) pour trois produits correspondant, respectivement, aux barres 44 (C4P pur), 43 (palier supérieur de température de 1 400 C et de 3 heures) et 42 (palier supérieur de température de 1 300 C et de 3 heures). Les courbes obtenues, respectivement référencées 20, 21 et 22, permettent de suivre la progression de l'hydratation, notamment par l'observation des pics exothermiques. In a fourth step, the clinker obtained is milled, advantageously with a fineness of 25 μm for 50% by weight of sieve pass (d50 = 25 μm). This milled clinker makes it possible to carry out reactivity measurements, in which the progress of the hydration reaction of the milled clinker at 20 C, with equal masses of water and clinker, is followed. Thus, the flow of heat released (axis 16, in mWlg) as a function of time (axis 15, in minutes) was drawn (Figure 3) for three products corresponding, respectively, to the bars 44 (pure C4P), 43 (upper level temperature of 1400 C and 3 hours) and 42 (upper temperature level of 1300 C and 3 hours). The curves obtained, respectively referenced 20, 21 and 22, make it possible to follow the progress of the hydration, in particular by the observation of the exothermic peaks.

La courbe 20 (C4P pur) a un premier pic exothermique 50 abrupt pendant les premières minutes, puis un dégagement de chaleur négligeable jusqu'à environ 100 minutes à compter du début de l'hydratation. Un faible dégagement calorifique à croissance et à décroissance lentes se produit alors, définissant un "deuxième pic exothermique" 60. The curve (pure C4P) has a first steep exothermic peak for the first few minutes, then negligible heat release until about 100 minutes from the start of hydration. Slow heat growth with slow growth and decay then occurs, defining a "second exothermic peak" 60.

Pour les courbes 21 et 22 (clinkers à, respectivement, 1 400 C et 1 300 C de palier supérieur de température), on observe également des premiers pics exothermiques respectivement référencés 51 et 52 au cours des premières minutes, mais aussi des deuxièmes pics exothermiques respectivement référencés 61 et 62, ayant des valeurs élevées de flux de chaleur dégagé par rapport à la courbe 20 (de l'ordre de 15 mWlg) et apparaissant beaucoup plus tôt que pour la courbe 20, ces deuxièmes pics culminant à des durées voisines de 60 minutes à compter du début de l'hydratation. For curves 21 and 22 (clinkers at 1400 ° C and 1300 ° C respectively), we also observe first exothermic peaks respectively referenced 51 and 52 during the first minutes, but also second exothermic peaks. respectively referenced 61 and 62, having high values of heat flow released relative to the curve 20 (of the order of 15 mWlg) and appearing much earlier than for the curve 20, these second peaks culminating at times close to 60 minutes from the start of hydration.

On constate que le taux de C4P consommé vaut, respectivement pour les courbes 20, 21 et 22: - au bout de 50 minutes: 5, 15 et 20 %, et - au bout de 300 minutes: 10, 65 et 75 %. It is noted that the level of C4P consumed is worth, respectively for curves 20, 21 and 22: after 50 minutes: 5, 15 and 20%, and after 300 minutes: 10, 65 and 75%.

Ainsi, on vérifie que le C4P pur a un faible degré d'avancement et, notamment, une cinétique trop lente vis-à-vis de celle du ciment Portland (le début de prise d'un ciment Portland étant voisin de 2 heures). En revanche, les clinkers correspondant aux barres 42 et 43 ont une cinétique d'hydratation considérablement accélérée par rapport au C4P pur. On s'est intéressé à la reproductibilité de la réactivité du clinker fabriqué avec un palier supérieur de température de 1 400 C et de 3 heures. Sur dix cuissons, on a observé des variations dans les plages suivantes: - intensité du premier pic 51: 40 à 42,5 mWlg, - intensité du deuxième pic 61: 12,5 à 17,5 mWlg, - temps au sommet du deuxième pic 61: 60 à 75 minutes. Ainsi, la cinétique de l'hydratation du clinker est relativement peu sensible à des variations de quelques pour-cents des constituants permettant de le fabriquer. Thus, it is verified that pure C4P has a low degree of advancement and, in particular, kinetics that are too slow compared with that of Portland cement (the onset of setting of Portland cement being close to 2 hours). In contrast, clinkers corresponding to bars 42 and 43 have a significantly accelerated hydration kinetics compared to pure C4P. We have investigated the reproducibility of the reactivity of clinker manufactured with an upper temperature level of 1400 C and 3 hours. On ten firings, variations in the following ranges were observed: - intensity of the first peak 51: 40 to 42.5 mWlg, - intensity of the second peak 61: 12.5 to 17.5 mWlg, - time at the summit of the second peak 61: 60 to 75 minutes. Thus, the kinetics of hydration of the clinker is relatively insensitive to variations of a few percent of the constituents for making it.

Dans une variante de réalisation, au lieu de chercher à atteindre une minéralogie déterminée du clinker, on fait en sorte que le clinker ait une réactivité voulue. Ainsi, avantageusement, le clinker comporte une répartition de phases minéralogiques telle que lors d'une hydratation à 20 C du clinker broyé à d50 = 50 ptm, à masses égales d'eau et de clinker, le flux de chaleur dégagé en fonction du temps représente un premier pic exothermique initial et un deuxième pic exothermique observé avant 1 h 30 à compter du début de l'hydratation, et un taux d'avancement de la réaction d'hydratation au moins égal à 30 % à la fin de l'apparition de ce deuxième pic exothermique. Ces conditions sont vérifiées par les clinkers associés aux barres 42 et 43 (Figure 3). In an alternative embodiment, instead of seeking to achieve a specific clinker mineralogy, it is ensured that the clinker has a desired reactivity. Thus, advantageously, the clinker comprises a distribution of mineralogical phases such that, during a 20 C hydration of clinker milled at d50 = 50 μm, with equal masses of water and clinker, the heat flux released as a function of time represents a first initial exothermic peak and a second exothermic peak observed before 1 h 30 from the start of hydration, and a progress rate of the hydration reaction of at least 30% at the end of the onset of this second exothermic peak. These conditions are verified by the clinkers associated with the bars 42 and 43 (FIG. 3).

Un mode préféré de réalisation est celui associé à la barre 43 (palier supérieur de température de 1 400 C et de 3 heures): - bonne reproductibilité des cuissons en dépit d'un palier assez court; - bonne réactivité: cinétique et avancement de la réaction, - bonne reproductibilité de l'hydratation et - rhéologie et durabilité satisfaisantes. A preferred embodiment is that associated with the bar 43 (upper temperature level of 1400 C and 3 hours): - good reproducibility of cooking despite a fairly short landing; good reactivity: kinetics and progress of the reaction, good reproducibility of the hydration and satisfactory rheology and durability.

Les fibres d'hydroxyapatite formées par hydratation à partir d'un tel clinker peuvent être observées sur des micrographies par microscope électronique à balayage. On peut ainsi voir, sur la Figure 4, un grain non hydraté et, sur la Figure 5, un grain hydraté.The hydroxyapatite fibers formed by hydration from such a clinker can be observed on scanning electron micrographs. It is thus possible to see, in FIG. 4, an unhydrated grain and, in FIG. 5, a hydrated grain.

On observe à la surface de ce dernier des fibres quasi amorphes de HAp de 1 à 4 @Lm.  The surface of the latter is observed quasi-amorphous HAp fibers from 1 to 4 @Lm.

Claims (19)

<U>REVENDICATIONS</U><U> CLAIMS </ U> 1. Clinker de phosphates de calcium, comprenant en poids: # au moins 10 % de phosphate tétracalcique (C4P), # au moins 5 % d'hydroxyapatite (HAp) et # entre 0,5% et 5% de chaux libre (C).1. Clinker of calcium phosphates, comprising by weight: # at least 10% of tetracalcium phosphate (C4P), # at least 5% hydroxyapatite (HAp) and # between 0.5% and 5% of free lime (C ). 2. Clinker selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend aussi du phosphate tricalcique (C3P) ou une solution solide C3P-C2S, en quantité au plus égale à 25% en poids.2. Clinker according to claim 1, characterized in that it also comprises tricalcium phosphate (C3P) or a solid solution C3P-C2S, in an amount at most equal to 25% by weight. 3. Clinker selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en poids: # au plus 75% de phosphate tétratricalcique (C4P), # au plus 50% d'hydroxyapatite (HAp), et # au plus 25% de phosphate tricalcique (C3P) ou d'une solution solide C3P-C2S.3. Clinker according to one of claims 1 or 2, characterized in that it comprises by weight: # at most 75% of tetratricalcium phosphate (C4P), # at most 50% hydroxyapatite (HAp), and # at plus 25% tricalcium phosphate (C3P) or a solid solution C3P-C2S. 4. Clinker de phosphates de calcium, caractérisé en ce qu'il comporte une répartition de phases minéralogiques telle que lors d'une hydratation à 20 C du clinker broyé avec une finesse de 25 Nm pour 50% en poids de passant au tamis (d50 = 25 pm), à masses égales d'eau et de clinker, le flux de chaleur dégagé en fonction du temps présente un premier pic exothermique initial et un deuxième pic exothermique observé avant 1h 30 à compter du début de l'hydratation, et un taux d'avancement de la réaction d'hydratation au moins égal à 30% à la fin de l'apparition de ce deuxième pic exothermique.4. Clinker of calcium phosphates, characterized in that it comprises a distribution of mineralogical phases such as during hydration at 20 C milled clinker with a fineness of 25 Nm for 50% by weight of sieve pass (d50 = 25 μm), with equal masses of water and clinker, the heat flux released as a function of time exhibits a first initial exothermic peak and a second exothermic peak observed before 1 hour 30 minutes after the start of hydration, and a rate of progress of the hydration reaction at least equal to 30% at the end of the appearance of this second exothermic peak. 5. Clinker selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3.5. Clinker according to claim 4, characterized in that it is according to any one of claims 1 to 3. 6. Clinker selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est sous forme broyée, avec une granulométrie préférentiellement comprise entre 5 pm et 200 pm pour 50% en poids de passant au tamis.6. Clinker according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is in ground form, with a particle size preferably between 5 pm and 200 pm for 50% by weight of sieve pass. 7. Procédé de fabrication d'un clinker conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que: # on prépare un cru à partir d'une source de phosphate et d'une source de calcium adaptées à la minéralogie désirée, et # on effectue une cuisson dudit cru avec au moins un palier de température ayant un niveau et une durée appropriés pour obtenir ledit clinker.7. A method of manufacturing a clinker according to any one of claims 1 to 6, characterized in that: # is prepared a raw material from a source of phosphate and a source of calcium adapted to mineralogy desired, and said cooking is carried out with at least one temperature step having a level and duration suitable for obtaining said clinker. 8. Procédé de fabrication selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit cru est un cru de phosphate tétracalcique (C4P) stoechiométrique vis-à-vis du rapport CIP du C4P.8. The manufacturing method according to claim 7, characterized in that said raw is a crude tetracalcium phosphate (C4P) stoichiometric vis-à-vis the CIP C4P report. 9. Procédé de fabrication selon l'une des revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdits paliers de température comprennent un palier supérieur ayant un niveau compris entre 1300 C et 1500 C et une durée comprise entre 0 h 30 et 15 heures.9. The manufacturing method according to one of claims 7 or 8, characterized in that said temperature steps comprise an upper bearing having a level between 1300 C and 1500 C and a duration between 0 h 30 and 15 hours. 10. Procédé de fabrication selon la revendication 9, caractérisé en ce que le palier supérieur a un niveau environ égal à 1400 C et une durée environ égale à 3 h.10. The manufacturing method according to claim 9, characterized in that the upper bearing has a level of about 1400 C and a duration of about 3 h. 11. Procédé de fabrication selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la cuisson comprend: # une première montée à 600 Clh jusqu'à 900 C, # un palier intermédiaire d'une heure à 900 C, # une seconde montée à 600 Clh jusqu'au palier supérieur, # le palier supérieur, # un refroidissement à 1000 Clh jusqu'à 1100 C, et # une trempe à l'air ou un refroidissement lent.11. The manufacturing method according to one of claims 9 or 10, characterized in that the cooking comprises: a first rise to 600 Clh up to 900 C, an intermediate bearing one hour at 900 C, a second climb up to 600 Clh to the upper bearing, # the upper bearing, # a cooling to 1000 Clh up to 1100 C, and # an air quench or slow cooling. 12. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le cru est obtenu au moyen d'un mélange de CaC03 et de phosphate de calcium.12. The manufacturing method according to any one of claims 7 to 11, characterized in that the raw material is obtained by means of a mixture of CaCO 3 and calcium phosphate. 13. Procédé de fabrication selon la revendication 12, caractérisé en ce que le cru est obtenu au moyen d'un mélange de CaC03 et de CaHP04.13. The manufacturing method according to claim 12, characterized in that the raw material is obtained by means of a mixture of CaCO 3 and CaHPO 4. 14. Composition cimentaire comprenant un clinker broyé selon la revendication 6 et un liant hydraulique.14. Cementitious composition comprising a ground clinker according to claim 6 and a hydraulic binder. 15. Composition cimentaire selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par mélange ou cobroyage.15. Cementitious composition according to claim 14, characterized in that it is obtained by mixing or co-grinding. 16. Composition selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisée en ce que le clinker et le liant hydraulique sont tels que la cinétique d'hydratation du clinker est plus rapide que la cinétique d'hydratation du liant hydraulique.16. Composition according to one of claims 14 or 15, characterized in that the clinker and the hydraulic binder are such that the hydration kinetics of the clinker is faster than the kinetics of hydration of the hydraulic binder. 17. Composition cimentaire selon l'une quelconque des revendications 14 à 16, caractérisée en ce qu'elle est utilisée pour réaliser des mortiers ou bétons.17. Cementitious composition according to any one of claims 14 to 16, characterized in that it is used to make mortars or concretes. 18. Matériau renforcé obtenu à partir de l'hydratation d'une composition selon l'une quelconque des revendications 14 à 17.18. Reinforced material obtained from the hydration of a composition according to any one of claims 14 to 17. 19. Procédé de fabrication d'un matériau renforcé conforme à la revendication 17, dans lequel: # on réalise un clinker broyé de phosphates de calcium conforme à la revendication 6, # on mélange ledit clinker broyé à au moins un autre composant, de manière à former une composition conforme à l'une quelconque des revendications 14 à 17, # et on hydrate ladite composition.19. A method of manufacturing a reinforced material according to claim 17, wherein: ## STR00005 ## is made of a crushed clinker of calcium phosphates according to claim 6, said crushed clinker being mixed with at least one other component, forming a composition according to any of claims 14 to 17, and hydrating said composition.
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