FR2940274A1 - Composition, used in concrete, comprises Portland clinker and belite-calcium-sulfoaluminate-ferrite clinker comprising calcium aluminoferrite phase, calcium sulfoaluminate phase, belite, minor phase e.g. periclase, and element e.g. zinc - Google Patents
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Abstract
Description
LIANT HYDRAULIQUE A BASE DE CLINKER SULFOALUMINEUX ET DE CLINKER PORTLAND La présente invention se rapporte à un clinker sulfoalumineux comprenant de la bélite, et du clinker Portland à son procédé de fabrication, et à son utilisation pour la préparation de liants hydrauliques. La plupart des bétons modernes sont faits avec des ciments hydrauliques obtenus en général à partir de clinkers de ciment Portland. La fabrication du clinker Portland est réalisée en chauffant un mélange fin et intime de calcaire, argile, silice et minerai de fer, à une température supérieure à 1400°C dans un four rotatif. Le mélange calciné, le clinker, se présente sous forme de nodules durs qui, après refroidissement, sont broyés avec des sulfates de calcium et d'autres additions minérales pour former le ciment Portland. Une teneur très élevée en calcaire est nécessaire dans le mélange des matières premières introduites dans le four afin d'obtenir un clinker ayant pour phase minérale principale, l'alite. L'alite est une forme impure de trisilicate de calcium, Ca3SiO5, que l'on écrit sous la forme conventionnelle C3S. Une haute teneur en alite, généralement supérieure à 50%, est indispensable dans la composition minéralogique des ciments modernes, car c'est elle qui permet un développement rapide de la résistance mécanique juste après la prise, et d'acquérir une résistance mécanique suffisante à 28 jours et au-delà, afin de satisfaire aux exigences, en ce domaine, de la plupart des normes ciment. Pour la suite de l'exposé de l'invention, les notations abrégées suivantes seront utilisées, sauf indication contraire explicite, pour désigner les composants minéralogiques du ciment : - C représente CaO (chaux), - A représente AI203 (alumine), - F représente Fe2O3 , - S représente SiO2 (silice), - $ représente S03. Or la fabrication du clinker Portland rejettent dans l'atmosphère du dioxyde de carbone. En effet l'industrie du ciment est responsable d'environ 5% des émissions industrielles de CO2. Ces émissions de CO2 lors de la fabrication du clinker de ciment Portland peuvent être réduits d'environ 10% si l'on élimine presque totalement l'alite. Ceci peut être fait si l'on réduit de 10% la quantité de calcaire introduite dans le four; la quantité de CO2 liée à la décarbonatation du calcaire lors de la calcination est réduite, ainsi que la quantité de combustible nécessaire pour fournir l'énergie pour décarbonater le calcaire. Ceci s'accompagne d'une réduction de la température du four ce qui permet d'économiser de l'énergie, et donc des coûts lors de la fabrication du clinker. Cependant la réduction de l'alite lors de la fabrication des clinkers de ciment Portland ne permettent pas d'obtenir des clinkers produisant des ciments dont les résistances mécaniques sont satisfaisantes. En effet les clinkers à faible teneur en alite produisent des ciments dont les résistances mécaniques à court terme ne satisfont pas aux exigences normatives, et aux performances requises dans les applications des bétons modernes actuels. The present invention relates to a sulfoaluminous clinker comprising belite, and Portland clinker to its manufacturing process, and to its use for the preparation of hydraulic binders. BACKGROUND OF THE INVENTION Most modern concretes are made with hydraulic cements generally obtained from Portland cement clinkers. Portland cement clinker is produced by heating a fine and intimate mixture of limestone, clay, silica and iron ore at a temperature above 1400 ° C in a rotary kiln. The calcined mixture, clinker, is in the form of hard nodules which, after cooling, are ground with calcium sulphates and other mineral additions to form Portland cement. A very high content of limestone is necessary in the mixture of raw materials introduced into the furnace to obtain a clinker having the main mineral phase, alite. Alite is an impure form of calcium trisilicate, Ca3SiO5, which is written in the conventional C3S form. A high alite content, generally greater than 50%, is essential in the mineralogical composition of modern cements, because it allows rapid development of the mechanical strength just after setting, and to acquire sufficient mechanical resistance to 28 days and beyond, to meet the requirements, in this area, of most cement standards. For the remainder of the description of the invention, the following abbreviated notations will be used, unless explicitly stated otherwise, to designate the mineralogical components of the cement: - C represents CaO (lime), - A represents AI203 (alumina), - F represents Fe2O3, - S represents SiO2 (silica), - $ represents SO3. The manufacture of Portland clinker releases into the atmosphere carbon dioxide. Indeed, the cement industry is responsible for around 5% of industrial CO2 emissions. These CO2 emissions during the manufacture of Portland cement clinker can be reduced by about 10% if the alite is almost completely eliminated. This can be done if the amount of limestone introduced into the furnace is reduced by 10%; the amount of CO2 associated with the decarbonation of limestone during calcination is reduced, as is the amount of fuel required to provide the energy to decarbonate the limestone. This is accompanied by a reduction of the oven temperature which saves energy, and therefore costs during the manufacture of the clinker. However, the reduction of alite during the manufacture of Portland cement clinkers does not make it possible to obtain clinkers producing cements whose mechanical strengths are satisfactory. In fact, clinkers with a low alite content produce cements whose short-term mechanical strengths do not meet the prescriptive requirements and the performances required in today's modern concrete applications.
Dans le but de développer des ciments commercialement utilisables dont la fabrication est associée avec de faibles émissions industrielles de CO2, il est devenu nécessaire de trouver un autre moyen pour fabriquer un clinker à faible émission de CO2. Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un nouveau clinker. De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est possible de mélanger des clinkers Portland avec un clinker à très faible teneur en alite, voire sans alite, tout en conservant de bonnes résistances mécaniques à court terme. Dans ce but la présente invention propose une composition comprenant en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de composition au moins un clinker Portland ou ciment Portland; et un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant au moins ^ de 5 à 25%, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AxF(,_x), avec X compris de 0,2 à 0,8 , ^ de 10 à 35%, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite C4A3$, ^ de 40 à 75% de bélite (C2S), ^ de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, ^ et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. L'invention concerne aussi un ciment Portland comprenant au moins un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans le ciment au moins • de 5 à 25%, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AxF(1_x), avec X compris de 0,2 à0,8; • de 10 à 35%, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite C4A3$, 30 35 • de 40 à 75% de bélite (C2S), • de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, • et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. L'invention a aussi pour objet un liant hydraulique comprenant au moins - une composition ou un ciment décrit ci-dessus; et - de 1 à 40 % de sulfate de calcium, % en masse par rapport à la masse totale de liant. L'invention concerne aussi un béton comprenant au moins un liant hydraulique décrit ci-dessus. In order to develop commercially usable cements whose manufacture is associated with low industrial CO2 emissions, it has become necessary to find another way to manufacture a low carbon clinker. Also the problem to be solved by the invention is to provide a new clinker. Unexpectedly, the inventors have demonstrated that it is possible to mix Portland clinkers with a clinker with very low alite content, even without alite, while retaining good mechanical strength in the short term. For this purpose the present invention provides a composition comprising in% expressed by weight relative to the total mass of composition at least one Portland clinker or Portland cement; and a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising at least 5 to 25%, of calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AxF (, x), with X being from 0.2 to 0.8%, from 10 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase, C4A3 limit, of 40 to 75% of belite (C2S), of 0.01 to 10% of one or more minor phases chosen. among calcium sulphates, alkali sulphates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and in that it contains one or more secondary elements selected from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. The invention also relates to a Portland cement comprising at least one Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the cement of at least 5 to 25%, calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AxF (1_x), with X ranging from 0.2 to 0.8; 10 to 35%, calcium sulphoaluminate phase yee 'C4A3 $ limit, 40 to 75% belite (C2S), • 0.01 to 10% of one or more minor phases chosen from calcium sulphates, alkali sulphates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and in that it contains one or more secondary elements selected from sulfur , magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. The invention also relates to a hydraulic binder comprising at least a composition or cement described above; and from 1 to 40% of calcium sulphate,% by weight relative to the total mass of binder. The invention also relates to a concrete comprising at least one hydraulic binder described above.
Enfin l'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un béton selon l'invention comprenant une étape de mélange d'un liant hydraulique selon l'invention avec des granulats, de l'eau, éventuellement des additifs, et éventuellement des additions minérales. L'invention offre au moins un des avantages déterminants décrit ci-après. Finally, the subject of the invention is also a process for preparing a concrete according to the invention comprising a step of mixing a hydraulic binder according to the invention with aggregates, water, optionally additives, and optionally mineral additions. The invention provides at least one of the critical advantages described below.
Avantageusement, les liant hydrauliques selon l'invention présentent des résistances mécaniques élevée à court terme, en particulier après 24 heures. L'invention offre comme autre avantage que les compositions selon l'invention peuvent être fabriquées avec des fours rotatifs conventionnels. Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans toutes industries, notamment l'industrie du bâtiment, l'industrie chimique (adjuvantiers) et à l'ensemble des marchés de la construction (bâtiment, génie civil ou usine de préfabrication), à l'industrie de la construction d'éléments en plâtre ou l'industrie cimentière. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description et des exemples donnés à titre purement illustratifs et non limitatifs qui vont suivre. Par l'expression liant hydraulique , on entend selon la présente invention tout composé ayant la propriété de s'hydrater en présence d'eau et dont l'hydratation permet d'obtenir un solide ayant des caractéristiques mécaniques. Le liant hydraulique selon l'invention peut en particulier être un ciment. Par le terme béton , on entend un mélange de liants hydrauliques, de granulats, d'eau, éventuellement d'additifs, et éventuellement d'additions minérales comme par exemple le béton hautes performances, le béton très hautes performances, le béton autoplaçant, le béton autonivelant, le béton autocompactant, le béton fibré, le béton prêt à l'emploi ou le béton coloré. Par le terme béton , on entend également les bétons ayant subi une opération de finition telle que le béton bouchardé, le béton désactivé ou lavé, ou le béton poli. On entend également selon cette définition le béton précontraint. Le terme béton comprend les mortiers, dans ce cas précis le béton comprend un mélange de liant hydraulique, de sable, d'eau et éventuellement d'additifs. Le terme béton selon l'invention désigne indistinctement le béton frais ou le béton durçi. Selon l'invention le terme granulats désigne des gravillons et / ou du sable. Advantageously, the hydraulic binder according to the invention has high mechanical strengths in the short term, in particular after 24 hours. The invention offers another advantage that the compositions according to the invention can be manufactured with conventional rotary kilns. Finally, the invention has the advantage of being implemented in all industries, including the building industry, the chemical industry (adjuvants) and all construction markets (building, civil engineering or prefabrication plant). ), to the plaster industry or the cement industry. Other advantages and characteristics of the invention will become clear from reading the description and examples given by way of purely illustrative and nonlimiting that will follow. The expression "hydraulic binder" means, according to the present invention, any compound having the property of hydrating in the presence of water and whose hydration makes it possible to obtain a solid having mechanical characteristics. The hydraulic binder according to the invention may in particular be a cement. By the term "concrete" is meant a mixture of hydraulic binders, aggregates, water, possibly additives, and possibly mineral additives such as high performance concrete, very high performance concrete, self-compacting concrete, self-leveling concrete, self-compacting concrete, fiber concrete, ready-mix concrete or colored concrete. The term "concrete" is also understood to mean concretes having undergone a finishing operation such as bush-hammered concrete, deactivated or washed concrete, or polished concrete. According to this definition, prestressed concrete is also meant. The term concrete includes mortars, in this case the concrete comprises a mixture of hydraulic binder, sand, water and possibly additives. The term concrete according to the invention denotes indistinctly fresh concrete or hardened concrete. According to the invention the term aggregates refers to chippings and / or sand.
Selon l'invention l'expression additions minérales désigne les laitiers (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.2), les laitiers d'acierie, les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.5), les calcaires (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.6) ou encore les fumées de silices (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.7) ou leurs mélanges. Selon l'invention l'expression ciment Portland , on entend selon l'invention un ciment de type CEM I. CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V selon la la norme Ciment NF EN 197-1. Selon l'invention l'expression clinker Portland , on entend selon l'invention un clinker tel que défini dans la norme Ciment NF EN 197-1. Par le terme feldspaths , on entend selon l'invention un minéral à base de silicate double d'aluminium, de potassium, de sodium ou de calcium. Les feldspaths sont de la famille des tectosilicates. II existe de nombreux feldspaths dont les principaux sont l'orthose, potassique, l'albite, sodique, et l'anorthite, calcique. Le mélange de ces deux derniers donne la série des plagioclases. Par le terme clinker , on entend selon l'invention le produit obtenu après cuisson (la clinkerisation) d'un mélange (le cru) composé, entre autres de calcaire et 30 d'argile. Par les termes suivants, on entend selon la présente invention : - C3S: Silicate tricalcique impur (SiO2 û 3 CaO) : (Alite) - C2S: Silicate bicalcique impur (SiO2 û 2 Cao) : (Belite) - C3A: Aluminate tricalcique (AI2O3 û 3CaO) : (Aluminate) (CaO)3(AI2O3) 35 - C4AF: Ferro-aluminate tétracalcique (AI2O3 Fe2O3 û 4 CaO) : (Ferrite ou aluminoferrite ou brownmillerite) (CaO)4(AI2O3)(Fe2O3), - Calcaire (limestone) : CaCO3 - Gypse : CaSO4.2(H2O) ou CaSO4 ou CaSO4, 0.5H2O ; - Périclase : MgO ; - Portlandite : hydroxyde de calcium Ca(OH)2, provenant de l'hydratation de la chaux libre. - Sable, silice : SiO2. According to the invention, the expression "mineral additions" denotes slags (as defined in standard Cement NF EN 197-1 section 5.2.2), steel slags, pozzolanic materials (as defined in the Cement NF EN standard). 197-1 paragraph 5.2.3), fly ash (as defined in standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.4), calcined schists (as defined in the Cement NF EN 197-1 section 5.2. 5), limescale (as defined in the standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.6) or the fumes of silicas (as defined in the standard Cement NF EN 197-1 section 5.2.7) or their mixtures . According to the invention, the expression "Portland cement" is understood to mean, according to the invention, a CEM I CEM II, CEM III, CEM IV or CEM V cement according to the NF EN 197-1 Cement standard. According to the invention, the term "Portland clinker" is understood to mean, according to the invention, a clinker as defined in the Cement NF EN 197-1 standard. By the term feldspars is meant according to the invention a mineral based on double silicate of aluminum, potassium, sodium or calcium. The feldspars are from the family of tectosilicates. There are many feldspars, the main ones being orthoclase, potassic, albite, sodium, and anorthite, calcium. The mixture of these last two gives the series of plagioclases. By the term clinker is meant according to the invention the product obtained after firing (the clinkerization) of a mixture (raw) composed, among others limestone and clay. By the following terms is meant according to the present invention: - C3S: Impure tricalcium silicate (SiO2 - 3 CaO): (Alite) - C2S: Impure dicalcium silicate (SiO2 - 2 Cao): (Belite) - C3A: Tricalcium aluminate ( Al2O3 - 3CaO): (Aluminate) (CaO) 3 (Al2O3) 35 - C4AF: Tetracalcium ferroaluminate (Al2O3 Fe2O3 - 4 CaO): (Ferrite or aluminoferrite or brownmillerite) (CaO) 4 (Al2O3) (Fe2O3), - Limestone (limestone): CaCO3 - Gypsum: CaSO4.2 (H2O) or CaSO4 or CaSO4, 0.5H2O; Periclase: MgO; - Portlandite: calcium hydroxide Ca (OH) 2, resulting from the hydration of free lime. - Sand, silica: SiO2.
Par le terme argile , on entend selon la présente invention une roche sédimentaire, composée pour une large part de minéraux spécifiques, silicates en général d'aluminium plus ou moins hydratés, qui présentent une structure feuilletée (phyllosilicates), ou bien une structure fibreuse (sépiolite et palygorskite). Les argiles sont classées en trois grandes familles selon l'épaisseur des feuillets 10 (0,7 ou 1 ou 1,4 nm), qui correspondent à un nombre de couches d'oxydes tétraédriques (Si) et octaèdriques (Al, Ni, Mg, Fe2+, Fe3+, Mn, Na, K, ...). Les minéraux les plus communs dans les argiles sont : - la kaolinite (0,7 nm) (notamment dans le kaolin, en anglais, China clay : argile de Chine ), de formule Si2O5Al2(OH)4 ; 15 - la halloysite déshydratée, avec la même formule chimique que la kaolinite et épaisseur proche de celle de la kaolinite : 0,72 nm ; - la halloysite hydratée, dont l'épaisseur est environ 0,1 nm, qui correspond à celle de la kaolinite plus une couche d'eau (0,29 nm) ; - la montmorillonite, dont une forme, qui a pour formule 20 Si4O1oAl5/3Mg1/3Nal/3(OH)2, est connue sous l'appellation de terre de Sommière ; - l'illite (1 nm) de formule KAI2(AISi3O1o)(OH)2 ; - les vermiculites (environ 1,4 nm). Par le terme prise , on entend selon la présente invention le passage à l'état solide par réaction chimique d'hydratation du liant. La prise est généralement suivi par la 25 période de durcissement. Par le terme durcissement , on entend selon la présente invention l'acquisition des propriétés mécaniques d'un liant hydraulique, après la fin de la prise. Par l'expression éléments pour le domaine de la construction , on entend selon la présente invention tout élément constitutif d'une construction comme par exemple un 30 sol, une chape, une fondation, un mur, une cloison, un plafond, une poutre, un plan de travail, une corniche. Tout d'abord la présente invention a pour objet une composition comprenant en 0/0 exprimé en masse par rapport à la masse totale de composition au moins un clinker Portland ou ciment Portland; et 35 - un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant au moins ^ de 5 à 25%, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AXF(,_X), avec X compris de 0,2 à 0,8 , ^ de 10 à 35%, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite C4A3$, 5 ^ de 40 à 75% de bélite (C2S), ^ de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, 10 et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. De préférence, la composition selon l'invention comprend de 10 à 80 % d'un clinker Portland ou d'un ciment Portland, plus préférentiellement de 20 à 70%, encore 15 plus préférentiellement de 50 à 70%, % en masse par rapport à la masse totale de composition. De préférence le clinker Portland ou le ciment Portland convenant selon l'invention comprend un clinker ou ciment Portland du type CEM I, CEM Il, CEM III, CEM IV ou CEM V. 20 De préférence, la composition selon l'invention comprend de 20 à 90 % d'un clinker BCSAF, plus préférentiellement de 30 à 80%, encore plus préférentiellement de 30 à 50%, % en masse par rapport à la masse totale de composition. De préférence, la composition selon l'invention comprend un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant, en % exprimé en masse par 25 rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, au moins • de 10 à 20%, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AXFo_x), avec X compris de 0,2 à0,8; • de 20 à 30%, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite C4A3$, • de 45 à 65% de bélite (C2S), • de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, • et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. 30 35 Plus préférenciellement, la composition selon l'invention comprend un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, au moins • de 5 à 18 %, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AxF(,_x), avec X compris de 0,2 à0,8; • de 10 à 35 %, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite C4A3$, • de 45 à 65% de bélite (C2S), • de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, • et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. Encore plus préférenciellement, la composition selon l'invention comprend un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, au moins 20 • de 5 à 15 %, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AXF(,_x), avec X compris de 0,2 à0,8; • de 25 à 35%, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite C4A3$, 25 • de 45 à 65% de bélite (C2S), • de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, 30 • et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. La composition selon l'invention comprend de un à plusieurs éléments secondaires, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la 35 composition, choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluore, le chlore, présents préférentiellement dans les quantités suivantes: -de 3 à 10% de soufre exprimé en anhydride sulfurique, 10 15 -jusqu'à 5% de magnésium exprimé en oxyde de magnésium, -jusqu'à 5% de sodium exprimé en oxyde de sodium, -jusqu'à 5% de potassium exprimé en oxyde de potassium, - jusqu'à 3% de bore exprimé en oxyde de bore, -jusqu'à 7% de phosphore exprimé en anhydride phosphorique, - jusqu'à 5% de zinc, manganèse, titane ou leur mélange, exprimé en oxydes de ces éléments, -jusqu'à 3% de fluorure, de chlorure, ou leur mélange, exprimé en fluorure de calcium et chlorure de calcium, la teneur totale desdits éléments secondaires étant inférieure ou égale à 15%. La composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, de manière préférentielle les éléments secondaires suivants : - de 4 à 8% de soufre exprimé en anhydride sulfurique, - de 1 à 4% de magnésium exprimé en oxyde de magnésium, - de 0,1 à 2% de sodium exprimé en oxyde de sodium, - de 0,1 à 2% de potassium exprimé en oxyde de potassium, - jusqu'à 2% de bore exprimé en oxyde de bore, - jusqu'à 4% de phosphore exprimé en anhydride phosphorique, - jusqu'à 53% de zinc, manganèse, titane ou leur mélange, exprimé en oxydes de ces éléments, - jusqu'à 1% de fluorure, de chlorure, ou leur mélange, exprimé en fluorure de calcium et chlorure de calcium. La composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par 25 rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, de manière préférentielle les éléments secondaires suivants : - de 0,2 à 1% de sodium exprimé en oxyde de sodium, - de 0,2 à 1% de potassium exprimé en oxyde de potassium, - de 0,2 à 2% de bore exprimé en oxyde de bore, 30 - de 0,1 à 2% de potassium exprimé en oxyde de potassium, - jusqu'à 1% de fluorure plus chlorure, ou leur mélange, exprimé en fluorure de calcium et chlorure de calcium. La composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de composition, de manière préférentielle les éléments 35 secondaires suivants : - de 0,2 à 2% de borax exprimé en oxyde de bore et en oxyde de sodium. De préférence la composition selon l'invention comprend, le sodium et le potassium en tant qu'éléments secondaires. By the term "clay" is meant according to the present invention a sedimentary rock, composed for the most part of specific minerals, silicates in general of aluminum more or less hydrated, which have a laminated structure (phyllosilicates), or a fibrous structure ( sepiolite and palygorskite). The clays are classified in three large families according to the thickness of the sheets 10 (0.7 or 1 or 1.4 nm), which correspond to a number of layers of tetrahedral (Si) and octahedral oxides (Al, Ni, Mg , Fe2 +, Fe3 +, Mn, Na, K, ...). The most common minerals in clays are: kaolinite (0.7 nm) (especially in kaolin, in English, China clay: Chinese clay), of formula Si2O5Al2 (OH) 4; The halloysite dehydrated, with the same chemical formula as kaolinite and thickness close to that of kaolinite: 0.72 nm; the hydrated halloysite, the thickness of which is approximately 0.1 nm, which corresponds to that of kaolinite plus a layer of water (0.29 nm); montmorillonite, one form of which has the formula Si4O1oAl5 / 3Mg1 / 3Nal / 3 (OH) 2, is known as Sommière earth; the illite (1 nm) of formula KAI2 (AISi3O1o) (OH) 2; vermiculites (about 1.4 nm). By the term taken is meant according to the present invention the passage to the solid state by chemical reaction of hydration of the binder. The setting is usually followed by the curing period. The term "hardening" means according to the present invention the acquisition of the mechanical properties of a hydraulic binder after the end of setting. By the expression "elements for the field of construction" is meant according to the present invention any constituent element of a construction such as, for example, a floor, a screed, a foundation, a wall, a partition, a ceiling, a beam, a work plan, a cornice. First of all, the present invention relates to a composition comprising 0/0 expressed by weight relative to the total mass of composition at least one Portland clinker or Portland cement; and a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite (BCSAF) clinker comprising at least 5 to 25% of calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AXF (X), with X inclusive of 0, 2 to 0.8, 10 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase, C4A3 limit, 5% of 40 to 75% of belite (C2S), of 0.01 to 10% of one or more of minor phases selected from calcium sulfates, alkali sulfates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and containing one or more elements secondary compounds selected from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. Preferably, the composition according to the invention comprises from 10 to 80% of a Portland clinker or a Portland cement, more preferably from 20 to 70%, still more preferably from 50 to 70%,% by weight relative to to the total mass of composition. Preferably, the Portland clinker or the Portland cement that is suitable according to the invention comprises a clinker or Portland cement of the type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV or CEM V. Preferably, the composition according to the invention comprises 20 at 90% of a BCSAF clinker, more preferably from 30 to 80%, even more preferably from 30 to 50%,% by weight relative to the total mass of the composition. Preferably, the composition according to the invention comprises a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising, in% by weight relative to the total weight of BCSAF in the composition, at least • from 10 to 20% of calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AXFo_x), with X being from 0.2 to 0.8; • from 20 to 30% of calcium sulphoaluminate phase yee 'limit C4A3 $, • from 45 to 65% of belite (C2S), • from 0.01 to 10% of one or more minor phases chosen from sulphates of calcium, alkali sulfates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and in that it contains one or more secondary elements selected from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. More preferably, the composition according to the invention comprises a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, at least 5 to 18 hours. %, calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AxF (, _ x), with X ranging from 0.2 to 0.8; • from 10 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase yee 'C4A3 limit $, • from 45 to 65% of belite (C2S), • from 0.01 to 10% of one or more minor phases chosen from sulphates of calcium, alkali sulfates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and in that it contains one or more secondary elements selected from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. Even more preferably, the composition according to the invention comprises a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, at least 20 • from 5 to 15 %, calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AXF (, _ x), with X ranging from 0.2 to 0.8; 25 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase C4A3 $ limit, 45 to 65% of belite (C2S), of 0.01 to 10% of one or more minor phases selected from sulphates calcium, alkali sulfates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and in that it contains one or more secondary elements selected from sulfur , magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. The composition according to the invention comprises from one to several secondary elements, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, chosen from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine, preferentially present in the following amounts: from 3 to 10% sulfur expressed as sulfuric anhydride, up to 5% magnesium expressed as oxide magnesium, up to 5% sodium expressed as sodium oxide, up to 5% potassium expressed as potassium oxide, up to 3% boron expressed as boron oxide, up to 7% % phosphorus, expressed as phosphorus pentoxide, - up to 5% zinc, manganese, titanium or their mixture, expressed as oxides of these elements, up to 3% fluorine, chloride, or their mixture, expressed as fluoride of calcium and calcium chloride, the total content of said secondary elements being less than or equal to 15%. The composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, preferably the following secondary elements: - from 4 to 8% sulfur expressed as sulfuric anhydride, - from 1 with 4% magnesium expressed as magnesium oxide, - 0.1 to 2% sodium expressed as sodium oxide, - 0.1 to 2% potassium expressed as potassium oxide, - up to 2% of boron oxide, - up to 4% of phosphorus expressed as phosphorus pentoxide, - up to 53% of zinc, manganese, titanium or their mixture, expressed as oxides of these elements, - up to 1% of fluoride, chloride, or their mixture, expressed as calcium fluoride and calcium chloride. The composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, preferably the following secondary elements: from 0.2 to 1% of sodium expressed as sodium oxide from 0.2 to 1% potassium, expressed as potassium oxide, from 0.2 to 2% boron expressed as boron oxide, from 0.1 to 2% potassium, expressed as potassium oxide, up to 1% of fluoride plus chloride, or their mixture, expressed as calcium fluoride and calcium chloride. The composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of the composition, preferably the following secondary elements: 0.2 to 2% of borax expressed as boron oxide and oxide sodium. Preferably, the composition according to the invention comprises sodium and potassium as secondary elements.
De préférence la composition selon l'invention ne comprend pas de phase minéralogique C3S. De préférence le clinker BCSAF de la composition selon l'invention ne comprend pas de phase minéralogique C3S. Preferably, the composition according to the invention does not comprise a C3S mineralogical phase. Preferably the BCSAF clinker of the composition according to the invention does not comprise a C3S mineralogical phase.
La composition selon l'invention comprend au moins les oxydes principaux suivants présents dans les proportions relatives exprimées en % du poids total de clinker : CaO: 50 à 61% AI203: 9 à 22 0/0 Si02:15à25% Fe203 : 3 à 11 % . Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé de fabrication d'une composition selon l'invention comprenant une étape de mise en contact du clinker portland ou du ciment Portland et du clinker BCSAF. Ce procédé de fabrication d'une composition selon l'invention peut comprendre événtuellement une étape de broyage et/ou d'homogénéisation. Le clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) de la composition selon l'invention peut être obtenu selon le procédé décrit dans la demande WO 2006/018569 ou encore le clinker BCSAF peut être le même que celui décrit dans la demande WO 2006/018569. Le clinker BCSAF de la composition selon l'invention peut être réalisé selon d'autres procédés et notamment de la manière suivante : a) préparer un cru comprenant une matière première ou un mélange de matières premières capable par clinkérisation de fournir les phases C2AxF(1_x), avec X compris entre 0,2 et 0,8, phase C4A3$, et phase C2S dans les proportions requises; b) ajouter et mélanger au cru obtenu à l'étape a) au moins un additif d'apport d'élément secondaire choisi parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore, ou leurs mélanges, en une quantité calculée pour que, après clinkérisation, la quantité correspondante d'éléments secondaires, exprimée comme indiquée ci-dessus, soit inférieure ou égale à 15% en poids par rapport au poids total du clinker ; et c) calciner le mélange obtenu à l'étape b) à une température de 1150°C à 1350°C, de préférence de 1200°C et 1325°C, pendant au minimum 15 minutes en atmosphère suffisamment oxydante pour éviter la réduction du sulfate de calcium en dioxyde de soufre. De préférence, les matière premières pouvant convenir pour réaliser l'étape a) sont : une source de silice comme par exemple un sable, une argile, une marne, une cendre volante, une pouzzolane, une fumée de silice ; la source de silice peut provenir de carrières ou résulter d'un procédé industriel ; une source de calcium comme par exemple le calcaire, la marne, les cendres volantes, les pouzolanes, les résidus de calcination des ordures ménagères ; la source de calcium peut provenir de carrières ou résulter d'un procédé industriel ; une source d'alumine comme par exemple une argile, une marne, une cendre volante, une pouzolane, une bauxite, une boue rouge d'alumine notamment une boue d'alumine provenant de déchets industriels au cours de l'extraction de l'alumine, les latérites, les anorthosites, les albites, les feldspaths ; la source d'alumine peut provenir de carrières ou résulter d'un procédé industriel ; une source de fer comme par exemple l'oxyde de fer, minerai de fer ; la source de fer peut provenir de carrières ou résulter d'un procédé industriel ; - une source de sulfate de calcium comme par exemple du gypse, du sulfate de calcium hémihydraté (a ou (3), ou encore du sulfate de calcium anhydre ; les sources de sulfate de calcium convenant selon l'invention peuvent provenir de carrière, ou résultant d'un procédé industriel. La préparation du cru à l'étape a) peut être réalisée par mélange des matières premières. Les matières premières peuvent être mélangées à l'étape a) par mise en contact, comprenant événtuellement une étape de broyage et/ou d'homogénéisation. De préférence, les matières premières de l'étape a) sont événetullement séchées avant l'étape a). Les matière premières pouvant convenir pour réaliser l'étape b) sont : une source de bore comme par exemple le borax, l'acide borique, ou tout autres 25 composé contenant du bore; la source de bore peut provenir de carrières ou résulter d'un procédé industriel ; une source de soufre comme par exemple un sel de sulfate ; une source de magnésium comme par exemple un sel de magnésium ; - une source de sodium comme par exemple un sel de sodium ; 30 une source de potassium comme par exemple un sel de potassium ; - une source de phosphore comme par exemple un sel de phosphore ; une source de zinc comme par exemple l'oxyde de zinc ; une source de manganèse comme par exemple l'oxyde de manganèse ; - une source de titane comme par exemple l'oxyde de titane ; 35 une source de fluor comme par exemple les sels de fluor ; - une source de chlore comme par exemple les sels de chlore ; ou leurs mélanges. The composition according to the invention comprises at least the following principal oxides present in the relative proportions expressed in% of the total weight of clinker: CaO: 50 to 61% Al 2 O 3: 9 to 22% SiO 2: 15 to 25% Fe 2 O 3: 3 to 11 %. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a composition according to the invention comprising a step of contacting the Portland clinker or Portland cement and clinker BCSAF. This method of manufacturing a composition according to the invention may comprise a grinding and / or homogenization step. The Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) of the composition according to the invention can be obtained according to the process described in the application WO 2006/018569 or the clinker BCSAF can be the same as that described in the application WO 2006 / 018569. The BCSAF clinker of the composition according to the invention may be produced according to other processes and in particular as follows: a) preparing a raw material comprising a raw material or a mixture of raw materials capable of clinkering by providing the C2AxF phases (1_x ), with X between 0.2 and 0.8, phase C4A3 $, and C2S phase in the required proportions; b) adding and mixing in the raw material obtained in step a) at least one additive of secondary element chosen from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese , titanium, fluorine, chlorine, or mixtures thereof, in an amount calculated so that, after clinkerization, the corresponding amount of secondary elements, expressed as indicated above, is less than or equal to 15% by weight relative to the total weight of the clinker; and c) calcining the mixture obtained in step b) at a temperature of 1150 ° C to 1350 ° C, preferably 1200 ° C and 1325 ° C, for at least 15 minutes in a sufficiently oxidizing atmosphere to avoid reducing the calcium sulphate to sulfur dioxide. Preferably, the raw materials that may be suitable for carrying out step a) are: a source of silica such as, for example, sand, clay, marl, fly ash, pozzolan, silica fume; the source of silica may come from quarries or result from an industrial process; a source of calcium such as limestone, marl, fly ash, pouzolanes, residues of calcination of garbage; the source of calcium can come from quarries or result from an industrial process; a source of alumina, for example a clay, a marl, a fly ash, a pouzolane, a bauxite, a red alumina sludge, in particular an alumina sludge originating from industrial waste during the extraction of alumina laterites, anorthosites, albites, feldspars; the source of alumina can come from quarries or result from an industrial process; a source of iron such as iron oxide, iron ore; the source of iron can come from quarries or result from an industrial process; a source of calcium sulphate, for example gypsum, calcium sulphate hemihydrate (α or β), or anhydrous calcium sulphate, the calcium sulphate sources that are suitable according to the invention may come from a quarry, or As a result of an industrial process, the preparation of the raw material in step a) can be carried out by mixing the raw materials. The raw materials can be mixed in step a) by contacting, including an eventual grinding and / or homogenization step. Preferably, the raw materials of step a) are eventually dried before step a). The raw materials which may be suitable for carrying out step b) are: a source of boron, for example borax, boric acid, or any other compound containing boron; the source of boron may come from quarries or result from an industrial process; a source of sulfur such as, for example, a sulphate salt; a source of magnesium, for example a magnesium salt; a source of sodium, for example a sodium salt; A potassium source such as, for example, a potassium salt; a source of phosphorus, for example a phosphorus salt; a source of zinc such as zinc oxide; a source of manganese such as manganese oxide; a source of titanium such as, for example, titanium oxide; A fluorine source such as, for example, fluorine salts; a source of chlorine, for example chlorine salts; or their mixtures.
Les matières premières pouvant convenir pour réaliser l'étape b) sont sous forme soit de poudre, soit de semi-solide, soit de liquide, ou soit de solide. L'étape c) est une étape de calcination, ce qui signifie au sens de l'invention une étape de cuisson. Par calcination, on entend au sens de l'invention la réaction entre les éléments chimique de l'étape b) qui conduit à la formation des phases de l'étape a). Cette étape peut se réaliser dans un four de cimenterie conventionnel (par exemple un four rotatif) ou dans un autre type de four (par exemple un four à passage). De préférence, la calcination a lieu pendant au minimum 20 minutes, plus préférentiellement pendant au minimum 30 minutes, encore plus préférentiellement pendant au minimum 45 minutes. Par atmosphère suffisamment oxydante, on entend par exemple l'air atmosphérique, mais d'autres atmosphères suffisamment oxydante peuvent convenir. L'invention propose également un ciment Portland comprenant au moins un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans le ciment au moins • de 5 à 25%, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AXF(,_x), avec X compris de 0,2 à 0,8 ; • de 10 à 35%, de phase sulfoaluminate de calcium yee' limite 20 • de 40 à 75% de bélite (C2S), • de 0,01 à 10% d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, 25 et/ou une phase vitreuse, • et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. L'invention propose encore un ciment Portland comprenant au moins un clinker 30 Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) telle que décrit plus haut dans la composition selon l'invention. L'invention a également pour objet un liant hydraulique comprenant au moins - une composition ou un ciment selon l'invention et décrit plus haut; et de 1 à 40 % de sulfate de calcium, % en masse par rapport à la masse totale de 35 liant. De préférence le liant hydraulique selon l'invention comprend de 5 à 30 %, encore plus préférentiellement de 5 à 15 % de sulfate de calcium, % en masse par rapport à la masse totale de liant. The raw materials that may be suitable for carrying out step b) are in the form of either powder, semi-solid, liquid or solid. Step c) is a calcination step, which means, for the purposes of the invention, a cooking step. For the purposes of the invention, calcination is understood to mean the reaction between the chemical elements of step b) which leads to the formation of the phases of step a). This step can be carried out in a conventional cement kiln (for example a rotary kiln) or in another type of kiln (for example a kiln). Preferably, the calcination takes place for at least 20 minutes, more preferably for at least 30 minutes, even more preferably for at least 45 minutes. By sufficiently oxidizing atmosphere is meant for example atmospheric air, but other atmospheres sufficiently oxidizing may be suitable. The invention also proposes a Portland cement comprising at least one Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the cement at least 5 to 25%, of calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AXF (, _ x), with X being from 0.2 to 0.8; From 10 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase limited to 40 to 75% of belite (C2S), from 0.01 to 10% of one or more minor phases chosen from calcium sulphates, alkali sulfates, perovskite, calcium aluminates, gehlenite, free lime and periclase, and / or a glassy phase, and in that it contains one or more secondary elements selected from sulfur, magnesium , sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. The invention also proposes a Portland cement comprising at least one Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) as described above in the composition according to the invention. The invention also relates to a hydraulic binder comprising at least - a composition or a cement according to the invention and described above; and 1 to 40% calcium sulfate,% by weight based on the total weight of binder. Preferably the hydraulic binder according to the invention comprises from 5 to 30%, more preferably from 5 to 15% of calcium sulphate,% by weight relative to the total mass of binder.
Le sulfate de calcium convenant selon l'invention est de préférence du gypse, du sulfate de calcium hémihydraté (a ou [3), ou encore du sulfate de calcium anhydre. Les sulfate de calcium convenant selon l'invention peuvent provenir de carrière, ou résultant d'un procédé industrielle. The calcium sulphate suitable according to the invention is preferably gypsum, calcium sulphate hemihydrate (a or [3), or else anhydrous calcium sulphate. The calcium sulphate suitable according to the invention may come from a quarry, or resulting from an industrial process.
Le liant hydraulique selon l'invention peut être obtenu par co-broyage de la composition selon l'invention avec la quantité adéquate de gypse ou d'autres formes de sulfate de calcium déterminée par essais ou calcul théorique. Selon une variante de l'invention, des additions minérales peuvent être ajoutées dans le liant hydraulique selon l'invention. Le liant hydraulique selon l'invention peut comprendre en outre de 5 à 70 % d'additions minérales, plus préférentiellement de 10 à 60%, encore plus préférentiellement de 10 à 50%, % en masse par rapport à la masse totale de liant. De préférence, le liant selon l'invention comprend de 10 à 70 % d'additions minérales. The hydraulic binder according to the invention can be obtained by co-grinding the composition according to the invention with the appropriate amount of gypsum or other forms of calcium sulfate determined by tests or theoretical calculation. According to a variant of the invention, mineral additions can be added in the hydraulic binder according to the invention. The hydraulic binder according to the invention may further comprise from 5 to 70% of mineral additions, more preferably from 10 to 60%, even more preferably from 10 to 50%,% by weight relative to the total mass of binder. Preferably, the binder according to the invention comprises from 10 to 70% of mineral additions.
Selon un mode préférentiel, le liant selon l'invention peut comprendre au moins des additions minérales choisies parmi les laitiers (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.2), les laitiers d'acierie, les matériaux pouzzolaniques (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (telles que définies dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.4) ou les calcaires (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.6), ou leurs mélanges. De préférence le liant hydraulique selon l'invention peut être un ciment. According to a preferred embodiment, the binder according to the invention may comprise at least mineral additions chosen from among slags (as defined in standard Cement NF EN 197-1 section 5.2.2), steel slags, pozzolanic materials. (as defined in standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.3), fly ash (as defined in standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.4) or limestones (as defined in the standard Cement NF EN 197-1 section 5.2.6), or their mixtures. Preferably the hydraulic binder according to the invention can be a cement.
L'invention a également pour objet un béton comprenant au moins un liant 25 hydraulique selon l'invention. L'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un béton selon l'invention comprenant une étape de mélange d'un liant hydraulique selon l'invention avec des granulats, de l'eau, éventuellement des additifs, et éventuellement des additions minérales. 30 L'invention a également pour objet des éléments pour le domaine de la construction réalisés en utilisant le béton selon l'invention ou le liant hydraulique selon l'invention. The invention also relates to a concrete comprising at least one hydraulic binder according to the invention. The invention also relates to a method for preparing a concrete according to the invention comprising a step of mixing a hydraulic binder according to the invention with aggregates, water, optionally additives, and optionally additions. mineral. The invention also relates to elements for the field of construction made using the concrete according to the invention or the hydraulic binder according to the invention.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans en limiter la portée. EXEMPLES Matériaux : 35 - clinker Portland (nommé ci-après OPC) : produit par l'usine Lafarge de St Pierre La Cour (CEM 152.5R) - le calcaire, l'argile kaolinite, le sulfate de calcium, l'oxyde de fer possède la composition chimique indiquée dans le tableau I ci-dessous : Composition Calcaire Argile Bauxite Anhydrite Oxyde de en (%) kaolinite (sulfate de calcium fer anhydre) SiO2 tot. 0.12 47.76 6.88 0.36 1.89 AI2O3 0.14 35.36 85.11 0.18 0.00 Fe2O3 0.09 1.34 1.85 0.12 95.30 CaO 55.34 0.73 0.46 40.80 0.00 MgO 0.19 0.27 0.18 0.00 0.03 SO3 0.03 0.05 0.00 56.84 0.00 Perte au feu 44.06 12.04 0.46 1.70 2.00 P2O5 0.00 0.00 0.01 0.00 0.06 TiO2 0.00 0.05 4.13 0.00 0.05 Mn2O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.67 K2O tot. 0.02 2.21 0.79 0.00 0.00 Na2O tot. 0.01 0.19 0.13 0.00 0.00 Tableau I Réalisation d'un clinker BCSAF : The following examples illustrate the invention without limiting its scope. EXAMPLES Materials: 35 - Portland clinker (hereinafter referred to as OPC): produced by the Lafarge plant of St Pierre La Cour (CEM 152.5R) - limestone, kaolinite clay, calcium sulphate, iron oxide has the chemical composition indicated in Table I below: Composition Limestone Clay Bauxite Anhydrite Oxide of (%) kaolinite (anhydrous iron calcium sulphate) SiO2 tot. 0.12 47.76 6.88 0.36 1.89 AI2O3 0.14 35.36 85.11 0.18 0.00 Fe2O3 0.09 1.34 1.85 0.12 95.30 CaO 55.34 0.73 0.46 40.80 0.00 MgO 0.19 0.27 0.18 0.00 0.03 SO3 0.03 0.05 0.00 56.84 0.00 Loss on ignition 44.06 12.04 0.46 1.70 2.00 P2O5 0.00 0.00 0.01 0.00 0.06 TiO2 0.00 0.05 4.13 0.00 0.05 Mn2O3 0.00 0.00 0.00 0.00 0.67 K2O Tot. 0.02 2.21 0.79 0.00 0.00 Na2O tot. 0.01 0.19 0.13 0.00 0.00 Table I Realization of a BCSAF clinker:
10 Préparation des matières premières : Les matières premières sont préalablement broyées individuellement de façon à vérifier les caractéristiques suivantes : - 0% de refus à 200pm - 10% de refus maximum à 100pm. 15 Pesées, mélanqes et homoqénéisation des matières premières : 10 Preparation of raw materials: The raw materials are previously ground individually so as to verify the following characteristics: - 0% refusal at 200pm - 10% refusal maximum at 100pm. Weighing, melting and homogenizing raw materials:
Constitution du cru selon l'étape a) du procédé selon l'invention. Les pesées sont réalisées selon les proportions définies ci-après dans le tableau II et exprimées en % en 20 masse par rapport à la masse totale du cru : ° Calcaire Argile Bauxite Anhydrite Oxyde /° kaolinite de fer Cru 61.36 24.80 3.35 5.47 5.02 BCSAF Tableau II Le mélange de ces constituants est effectué après pesée des différents produits selon la séquence suivante : - mélange manuel grossier en agitant le sac plastique contenant l'ensemble des constituants ; - passage au tourne-jarre durant 4 h avec un mélange : 2Kg de matière+2 Kg d'eau déminéralisée séchage à l'étuve pendant une nuit à 110°C introduction de 26,59g de Borax pour 1000g de cru obtenu à l'étape a) et homogénéisation par passage au mélangeur de type Eirich pendant 3 minutes. 10 Granulation : Après obtention du cru conforme à l'étape a) du procédé selon l'invention, celui-ci subit une opération de granulation afin d'obtenir des tailles de granules d'environ 1 cm de diamètre. 15 Cuisson : Détail de la procédure suivie pour les cuissons de clinkers BCSAF : - remplissage de 4 creusets avec l kg de cru conforme à l'étape a) du procédé selon l'invention ; 20 - introduction des 4 creusets pleins (soit environ 4x1 kg de cru) dans le four, sans couvercle. - Montée en température selon une rampe de température n°1 : 1000°C/h jusqu'à 975°C palier à 975°C pendant 1H 25 mise en place des couvercles sur les creusets rampe de température n°2 : 300°C/h jusqu'à 1350°C - palier à 1350°C pendant 30 minutes puis vidage des creusets et trempe à l'air dans des bacs en acier Constitution of the raw material according to step a) of the process according to the invention. The weighings are carried out according to the proportions defined below in Table II and expressed in% by weight relative to the total mass of the raw material: ° Limestone Clay Bauxite Anhydrite Oxide / ° iron kaolinite Crude 61.36 24.80 3.35 5.47 5.02 BCSAF Table II The mixture of these constituents is carried out after weighing of the different products according to the following sequence: coarse manual mixing by shaking the plastic bag containing all the constituents; - change to a jar spinner for 4 hours with a mixture: 2 kg of material + 2 kg of demineralised water oven drying overnight at 110 ° C. introduction of 26.59 g of Borax per 1000 g of raw material obtained at step a) and homogenization by mixing in the Eirich type mixer for 3 minutes. Granulation: After obtaining the raw material according to step a) of the process according to the invention, it undergoes a granulation operation in order to obtain granule sizes of about 1 cm in diameter. Cooking: Detail of the procedure followed for BCSAF clinker firing: filling of 4 crucibles with 1 kg of raw material according to step a) of the process according to the invention; 20 - introduction of the 4 full crucibles (about 4 × 1 kg of raw material) in the oven, without lid. - Temperature rise according to a temperature ramp No. 1: 1000 ° C./h up to 975 ° C. bearing at 975 ° C. for 1H 25 setting up the covers on the crucibles temperature ramp No. 2: 300 ° C. / h up to 1350 ° C - bearing at 1350 ° C for 30 minutes and emptying crucibles and quenching in steel tanks
30 Un clinker BCSAF est obtenu. A BCSAF clinker is obtained.
Réalisation d'un liant selon l'invention : Realization of a binder according to the invention:
Un liant selon l'invention est réalisé en mélangeant 65 % de clinker obtenu 35 précédemment, 60 ou 70% OPC, et 18,8% de sulfate de calcium, en % en masse par rapport à la masse totale du liant. A binder according to the invention is made by mixing 65% clinker obtained above, 60 or 70% OPC, and 18.8% calcium sulfate, in% by weight relative to the total weight of the binder.
Réalisation d'un mortier selon l'invention : Le mortier est été réalisé selon la norme EN 196-1. Realization of a Mortar According to the Invention: The mortar was produced according to the EN 196-1 standard.
Quantités de matières utilisées pour réaliser un mortier : - 450 g de liant - 1350 g de sable normalisé - 225 g d'eau Quantities of materials used to make a mortar: - 450 g of binder - 1350 g of standardized sand - 225 g of water
Pour la préparation du liant, toutes les matières sont mélangées à l'aide d'un mélangeur Turbula pendant 30 minutes puis le protocole de gâchage respecte la norme EN196-1 Le mortier est ensuite coulé dans des moules aciers puis ces moules sont placés dans une armoire à hygrométrie contrôlée (> 97%). Après 1 jour d'hydratation du mortier, les prismes de mortier sont démoulés et immergés dans l'eau à 20 °C jusqu'à l'échéance de casse. For the preparation of the binder, all the materials are mixed with a Turbula mixer for 30 minutes then the mixing protocol complies with the EN196-1 standard. The mortar is then poured into steel molds and then these molds are placed in a mold. controlled hygrometry cabinet (> 97%). After 1 day of hydration of the mortar, the mortar prisms are demolded and immersed in water at 20 ° C until the expiration date.
Les résistances mécaniques en compression mesurées à 28 jours selon la norme EN 196-1sont indiqué dans le tableau ci-dessous. Résistance mécanique en MPa mesurée à 28 jours pour un mortier normalisé 30% BCSAF + 70% OPC 43 40% BCSAF + 60% OPC 35 OPC 42,5 4520 The compressive strengths measured at 28 days according to EN 196-1 are shown in the table below. Mechanical resistance in MPa measured at 28 days for a standardized mortar 30% BCSAF + 70% OPC 43 40% BCSAF + 60% OPC 35 OPC 42.5 4520
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