FR2941449A1 - Composition, useful as cement in concrete as an element for construction field, comprises mineral additives and belite-calcium-sulfoaluminate-ferrite clinker comprising e.g. calcium aluminoferrite phase and belite - Google Patents
Composition, useful as cement in concrete as an element for construction field, comprises mineral additives and belite-calcium-sulfoaluminate-ferrite clinker comprising e.g. calcium aluminoferrite phase and belite Download PDFInfo
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Abstract
Description
LIANT HYDRAULIQUE A BASE DE CLINKER SULFOALUMINEUX ET D'ADDITIONS MINERALES La présente invention se rapporte à une composition comprenant un clinker sulfoalumineux et des additions minérales, 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 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 généralement supérieure à 1350°C dans un four rotatif. Après calcination, 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 Fe203 , - 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 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 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 composition comprising a sulfoaluminous clinker and mineral additions, 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. The manufacture of Portland clinker is accomplished by heating a fine and intimate mixture of limestone, clay, silica and iron ore at a temperature generally above 1350 ° C in a rotary kiln. After calcination, the clinker is in the form of hard nodules which, after cooling, are ground with calcium sulphates and other mineral additions to form the 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 Fe 2 O 3, - S represents SiO 2 (silica), - represents SO 3. 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 clinker can be reduced by about 10% if one virtually eliminates the alite. 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 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 liant hydraulique. De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est possible de mélanger des additions minérales avec un clinker sans alite, éventuellement avec une très faible teneur en alite, tout en conservant et / ou en augmentant les résistances mécaniques, notamment à court terme. 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 hydraulic binder. Unexpectedly, the inventors have demonstrated that it is possible to mix mineral additions with a clinker without alite, possibly with a very low alite content, while maintaining and / or increasing the mechanical strengths, especially in the short term. term.
Dans ce but la présente invention propose une composition comprenant au moins, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de composition, - de 5 à 80 % d'additions minérales; et - de 20 à 95 % d'un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant au moins en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de clinker BCSAF ^ de 5 à 30 %, 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 ye'elimite 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 a également pour objet un liant hydraulique comprenant au moins - une composition telle que décrite 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 tel que décrit ci-dessus. For this purpose the present invention provides a composition comprising at least, in% expressed by weight relative to the total mass of composition, - from 5 to 80% of mineral additions; and from 20 to 95% of a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising at least in% expressed by weight relative to the total weight of BCSAF clinker 5 to 30%, of calcium aluminoferrite phase, a composition corresponding to the general formula C2AXF (, x), with X being from 0.2 to 0.8, of 10 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase, and C4A3, of 40 to 75%; belite (C2S), from 0.01 to 10% of one or more minor phases selected 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 chosen 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 as 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 as described above.
Enfin l'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un béton comprenant une étape de mélange d'un liant hydraulique tel que décrit ci-dessus avec des granulats, de l'eau, éventuellement des additifs, et éventuellement des additions minérales. Finally, the subject of the invention is also a method for preparing a concrete comprising a step of mixing a hydraulic binder as described above with aggregates, water, optionally additives, and optionally mineral additions. .
L'invention offre au moins un des avantages déterminants décrit ci-après. Avantageusement, les liants 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 et / ou des fours différents. Enfin l'invention a pour avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans toutes industries, notamment l'industrie du bâtiment, l'industrie cimentière, et dans l'ensemble des marchés de la construction (bâtiment, génie civil ou usine de préfabrication). 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 et éventuellement d'additions minérales. Le terme béton selon l'invention désigne indistinctement le béton frais ou le béton durci. Par le terme granulats , on entend selon l'invention des graviers, des gravillons et / ou du sable. Par l'expression additions minérales , on entend selon l'invention les laitiers (tels que définis dans la norme Ciment NF EN 197-1 paragraphe 5.2.2), les laitiers d'aciérie, 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. The invention provides at least one of the critical advantages described below. Advantageously, the hydraulic binders according to the invention have 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 and / or different furnaces. Finally, the invention has the advantage of being implemented in all industries, including the building industry, the cement industry, and in all construction markets (building, civil engineering or prefabrication plant). 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 optionally additives and possibly mineral additions. The term concrete according to the invention denotes indistinctly fresh concrete or hardened concrete. By the term aggregates is meant according to the invention gravel, chippings and / or sand. By the expression "mineral additions" is meant according to the invention the slags (as defined in the Cement NF EN 197-1 section 5.2.2), the steelmaking slags, the pozzolanic materials (as defined in the 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), calcined schists (as defined in standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.5), limescale (as defined in standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.6) or even fumes of silicas (as defined in standard Cement NF EN 197-1 paragraph 5.2.7) or their mixtures.
Par 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. Par 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 par exemple de calcaire et par exemple 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) 3(CaO)•(Al2O3) - C4AF: Ferro-aluminate tétracalcique (Al2O3 Fe2O3 û 4 CaO) : (Ferrite ou aluminoferrite ou brownmillerite) 4(CaO)•(AI2O3)•(Fe2O3), ou plus généralement un composé de formule générale 2(CaO)•x(AI2O3)•(1-x)(Fe2O3) avec X de 0,2 à 0,8 - Calcaire (limestone) : CaCO3 - Gypse : CaSO4.2(H2O) ; - Sulafte de calcium semihydrate : CaSO4.0.5H2O ; - Sulafte de calcium anhydre : CaSO4; - Périclase : MgO ; - Sable, silice : SiO2. By the term "Portland cement" is meant according to the invention a CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV or CEM V type cement according to the NF EN 197-1 Cement standard. 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 (clinkerization) of a mixture (the raw) compound, among others for example limestone and clay for example. 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) 3 (CaO) • (Al2O3) - C4AF: Tetracalcium ferroaluminate (Al2O3 Fe2O3 - 4 CaO): (Ferrite or aluminoferrite or brownmillerite) 4 (CaO) • (Al2O3) • (Fe2O3) , or more generally a compound of general formula 2 (CaO) • x (Al2O3) • (1-x) (Fe2O3) with X from 0.2 to 0.8 - Limestone (limestone): CaCO3 - Gypsum: CaSO4.2 (H2O); - Calcium sulphate hemihydrate: CaSO4.0.5H2O; - Anhydrous Calcium Sulafte: CaSO4; Periclase: MgO; - 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). 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 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. 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). 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 hardening 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.
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 sol, une chape, une fondation, un mur, une cloison, un plafond, une poutre, un plan de travail, un pilier, une pile de pont, un parpaing, un tuyau, un poteau, une corniche, un élément de voirie (par exemple une bordure de trottoir), une tuile, un élément d'assainissement. Tout d'abord la présente invention a pour objet une composition comprenant au moins, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de composition, de 5 à 80 % d'additions minérales; et - de 20 à 95 % d'un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant au moins en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de clinker BCSAF ^ de 5 à 30 %, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AXF(,_x), avec X compris de 0,2 à 15 0,8 , ^ de 10 à 35 %, de phase sulfoaluminate de calcium ye'elimite 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 20 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. 25 De préférence, la composition selon l'invention comprend de 10 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 composition. Selon un mode préférentiel. la composition selon l'invention comprend au moins 30 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'aciérie, 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 35 197-1 paragraphe 5.2.6), ou leurs mélanges. De préférence, la composition selon l'invention comprend de 90 à 30 % d'un clinker BCSAF, plus préférentiellement de 90 à 40 %, encore plus préférentiellement de 90 à 50 %, % en masse par rapport à la masse totale de composition. By the expression elements for the field of construction means 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 worktop, pillar, deck stack, cinder block, pipe, post, cornice, road element (eg curb), tile, sanitation element. Firstly the present invention relates to a composition comprising at least, in% expressed by weight relative to the total mass of the composition, from 5 to 80% of mineral additions; and from 20 to 95% of a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising at least in% expressed by weight relative to the total weight of BCSAF clinker 5 to 30%, of calcium aluminoferrite phase, a composition corresponding to the general formula C2AXF (, x), with X being from 0.2 to 0.8, 10 to 35%, of calcium sulphoaluminate phase, and C4A3, of from 40 to 75; % of belite (C2S), from 0.01 to 10% of one or more minor phases selected 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 chosen from sulfur, magnesium, sodium, potassium, boron, phosphorus, zinc, manganese, titanium, fluorine, chlorine. Preferably, the composition according to the invention comprises from 10 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 composition. According to a preferential mode. the composition according to the invention comprises at least one of the mineral additions chosen from among the slags (as defined in the Cement NF EN 197-1 section 5.2.2), the steelmaking slags, the 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 standard Cement NF EN 35 197 -1 paragraph 5.2.6), or their mixtures. Preferably, the composition according to the invention comprises from 90 to 30% of a BCSAF clinker, more preferably from 90 to 40%, even more preferably from 90 to 50%,% by weight relative to the total mass of composition.
De préférence, la composition selon l'invention comprend un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant au moins en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition • de 10 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 15 à 30 %, de phase sulfoaluminate de calcium ye'elimite C4A3$, • de 45 à 70 % de bélite (C2S), • de 0,01 à 10 % d'une ou plusieurs phases mineures choisies parmi les sulfates de calcium, les sulfates alcalins, la perovskite, les aluminates de calcium, la géhlénite, la chaux libre et la périclase, et/ou une phase vitreuse, • et en ce qu'il contient un ou plusieurs éléments secondaires choisis parmi le soufre, le magnésium, le sodium, le potassium, le bore, le phosphore, le zinc, le manganèse, le titane, le fluor, le chlore. Plus préférenciellement, la composition selon l'invention comprend un clinker Belite-Calcium-Sulphoalumineux-Ferrite (BCSAF) comprenant, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, au moins • de 15 à 25 %, de phase aluminoferrite calcique d'une composition correspondant à la formule générale C2AXF(,_x), avec X compris de 0,2 à0,8; • de 20 à 30 %, de phase sulfoaluminate de calcium ye'elimite C4A3$, • de 45 à 60 % 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. 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 20 25 30 - de 0 à 5 % de magnésium exprimé en oxyde de magnésium, - de 0 à 5 % de sodium exprimé en oxyde de sodium, - de 0 à 5 % de potassium exprimé en oxyde de potassium, - de 0 à 3 % de bore exprimé en oxyde de bore, - de 0 à 7 % de phosphore exprimé en anhydride phosphorique, - de 0 à 5 % de zinc, manganèse, titane ou leur mélange, exprimé en oxydes de ces éléments, -de 0 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 20 %. 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, - de 0 à 2 % de bore exprimé en oxyde de bore, - de 0 à 4 % de phosphore exprimé en anhydride phosphorique, - de 0 à 3 % de zinc, manganèse, titane ou leur mélange, exprimé en oxydes de ces éléments, - de 0 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 rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, de manière préférentielle les éléments secondaires suivants : - de 0,2 à 1,5 % de sodium exprimé en oxyde de sodium, - de 0,2 à 1,5 % de potassium exprimé en oxyde de potassium, - de 0,2 à 2 % de bore exprimé en oxyde de bore, - de 0 à 1 % de fluorure plus chlorure, ou leur mélange, exprimé en fluorure de calcium et chlorure de calcium. De manière préférentielle, la composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, les éléments secondaires suivants : - de 0,2 à 2 % de bore exprimé en oxyde de bore ; - de 0,1 à 2 % de potassium exprimé en oxyde de potassium. Preferably, the composition according to the invention comprises a Belite-Calcium-Sulphoaluminous-Ferrite clinker (BCSAF) comprising at least in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition of 10 to 25%, of phase calcium aluminoferrite of a composition corresponding to the general formula C2AXF (1_x), with X being from 0.2 to 0.8; • from 15 to 30% of calcium sulphoaluminate phase of C4A3 $, • from 45 to 70% 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 • from 15 to 25%, calcium aluminoferrite phase of a composition corresponding to the general formula C2AXF (x), with X being from 0.2 to 0.8; 20 to 30%, calcium sulphoaluminate phase, C4A3 $, 45 to 60% belite (C2S), and 0.01 to 10% of one or more minor phases selected from 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% of sulfur, expressed as sulfuric anhydride, from 0 to 5% of magnesium expressed in magnesium oxide, - 0 to 5% sodium expressed as sodium oxide, - 0 to 5% potassium expressed as potassium oxide, - 0 to 3% boron expressed as boron oxide, - 0 to 7% of phosphorus expressed as phosphoric anhydride, 0 to 5% of zinc, manganese, titanium or their mixture, expressed as oxides of these elements, of 0 to 3% of fluoride, of chloride, or their mixture, expressed in calcium fluoride and calcium chloride, the total content of said secondary elements and ant less than or equal to 20%. 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 at 4% magnesium expressed as magnesium oxide, - 0.1 to 2% sodium expressed as sodium oxide, - 0.1 to 2% potassium expressed as potassium oxide, - 0 to 2% of boron expressed in boron oxide, 0 to 4% of phosphorus expressed as phosphorus pentoxide, 0 to 3% of zinc, manganese, titanium or their mixture, expressed as oxides of these elements, of 0 to 1% of fluoride, chloride, or their mixture, expressed as calcium fluoride and calcium chloride. The composition according to the invention may comprise, in% by weight relative to the total weight of BCSAF in the composition, preferably the following secondary elements: 0.2 to 1.5% of sodium expressed as sodium, 0.2 to 1.5% of potassium expressed as potassium oxide, 0.2 to 2% of boron expressed as boron oxide, 0 to 1% of fluoride plus chloride, or a mixture thereof , expressed as calcium fluoride and calcium chloride. Preferably, the composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, the following secondary elements: from 0.2 to 2% of boron expressed as boron oxide ; from 0.1 to 2% of potassium expressed as potassium oxide.
D'une autre manière préférentielle, la composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, les éléments secondaires suivants : de 0,2 à 2 % de bore exprimé en oxyde de bore ; - de 0,1 à 2 % de sodium exprimé en oxyde de sodium. D'une autre manière préférentielle, la composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, l'élément secondaire suivant : - de 0,2 à 2 % de bore exprimé en oxyde de bore. In another preferred manner, the composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, the following secondary elements: from 0.2 to 2% of boron expressed as oxide boron; from 0.1 to 2% of sodium expressed as sodium oxide. In another preferred manner, the composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, the following secondary element: 0.2 to 2% boron expressed in boron oxide.
D'une autre manière préférentielle, la composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, les éléments secondaires suivants : - de 0,2 à 2 % de potassium exprimé en oxyde de potassium; - de 0,5 à 4 % de phosphore exprimé en oxyde de phosphore (P2O5). In another preferred manner, the composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total mass of BCSAF in the composition, the following secondary elements: from 0.2 to 2% of potassium expressed as potassium oxide; from 0.5 to 4% of phosphorus expressed as phosphorus oxide (P2O5).
D'une autre manière préférentielle, la composition selon l'invention peut comprendre, en % exprimé en masse par rapport à la masse totale de BCSAF dans la composition, les éléments secondaires suivants : de 0,2 à 2 % de potassium exprimé en oxyde de potassium; - de 0,5 à 4 % de phosphore exprimé en oxyde de phosphore (P2O5) ; - moins de 0,1 % de bore exprimé en oxyde de bore. Une source de bore convenant selon l'invention est par exemple le borax, l'acide borique ou tout autres composé contenant du bore; la source de bore peut provenir de carrières ou résulter d'un procédé industriel. Selon une variante de l'invention, le clinker BCSAF selon l'invention ne comprend 25 pas de borax, ou de bore ou de composé comprenant du bore. De préférence la composition selon l'invention comprend, le sodium et le potassium en tant qu'éléments secondaires. De préférence la composition selon l'invention ne comprend pas de phase minéralogique C3S. 30 De préférence le clinker BCSAF de la composition selon l'invention ne comprend pas de phase minéralogique C3S. 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 des additions minérale et du clinker BCSAF. Ce procédé de fabrication d'une composition selon 35 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 20 % en poids par rapport au poids total du clinker ; et c) calciner le mélange obtenu à l'étape b) à une température comprise de 1150°C à 1400°C, de préférence de 1200°C à 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, le 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 événtuellement séchées avant l'étape a) ou encore événtuellement calcinées avant l'étape a). Les matières premières peuvent être ajoutées séquentiellement, soit dans l'entrée principale du four, et/ou soit dans d'autres entrées du four. In another preferred manner, the composition according to the invention may comprise, in% expressed by weight relative to the total weight of BCSAF in the composition, the following secondary elements: from 0.2 to 2% of potassium expressed as oxide potassium; from 0.5 to 4% of phosphorus expressed as phosphorus oxide (P2O5); less than 0.1% of boron expressed as boron oxide. A suitable boron source according to the invention is, for example, borax, boric acid or any other compound containing boron; the source of boron can come from quarries or result from an industrial process. According to a variant of the invention, the BCSAF clinker according to the invention does not comprise borax, or boron or a compound comprising boron. Preferably, the composition according to the invention comprises sodium and potassium as secondary elements. 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. Another object of the invention is to provide a method of manufacturing a composition according to the invention comprising a step of contacting the mineral additions and clinker BCSAF. This method of manufacturing a composition according to the invention may comprise a step of grinding and / or homogenization. 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 20% by weight relative to the total weight of the clinker; and c) calcining the mixture obtained in step b) at a temperature of from 1150 ° C. to 1400 ° C., preferably from 1200 ° C. to 1325 ° C., for at least 15 minutes in a sufficiently oxidizing atmosphere to avoid the reduction calcium sulphate to sulfur dioxide. Preferably, the raw materials that may be suitable for carrying out step a) are: a source of silica, for example a sand, a clay, a marl, a fly ash, a pozzolan, a 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 such as gypsum, calcium sulphate hemihydrate (a or [3), or anhydrous calcium sulphate; the sources of calcium sulphate suitable according to the invention may come from a quarry, or resulting from 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) or even calcinated before step a). The raw materials can be added sequentially, either in the main oven inlet, and / or in other oven inlets.
De plus les résidus de combustion peuvent aussi être intégrés dans le four Les matière premières pouvant convenir pour réaliser l'étape b) sont : une source de bore comme par exemple le borax, l'acide borique, le colemanite ou tout autres 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 ou encore le soufre present dans le combustible utilisé pour chauffer le four, qui réagit avec les autres matieres premières pendant le processus de clinkerisation et devient un composant dans le clinker final ; - une source de magnésium comme par exemple un sel de magnésium ; - une source de sodium comme par exemple un sel de sodium ; 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 ; - 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. 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 a également pour objet un liant hydraulique comprenant au moins - une composition selon l'invention et décrite ci-dessus ; et - de 1 à 40 % de sulfate de calcium, % en masse par rapport à la masse totale de 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. Le sulfate de calcium convenant selon l'invention est de préférence du gypse, du sulfate de calcium semihydraté (a ou 13), 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. In addition, the combustion residues can also be integrated in the furnace. The raw materials that may be suitable for carrying out step b) are: a source of boron, for example borax, boric acid, colemanite 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 or the sulfur present in the fuel used to heat the oven, which reacts with the other raw materials during the clinkerisation process and becomes a component in the final clinker; a source of magnesium, for example a magnesium salt; a source of sodium, for example a sodium salt; a source of potassium such as 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 source of fluorine, for example fluorine salts; a source of chlorine, for example chlorine salts; or their mixtures. 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 relates to a hydraulic binder comprising at least a composition according to the invention and described above; and from 1 to 40% of calcium sulphate,% by weight relative to the total mass 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. The calcium sulphate suitable according to the invention is preferably gypsum, calcium sulphate hemihydrate (a or 13), or anhydrous calcium sulphate. The calcium sulphate suitable according to the invention may come from a quarry, or resulting from an industrial process.
De préférence le liant hydraulique selon l'invention comprend au moins un clinker Portland ou un ciment Portland. De préférence le liant hydraulique selon l'invention comprend un ciment Portland du type CEM I, CEM Il, CEM III, CEM IV ou CEM V. De préférence le liant hydraulique selon l'invention peut être un ciment. Preferably the hydraulic binder according to the invention comprises at least one Portland clinker or Portland cement. Preferably, the hydraulic binder according to the invention comprises a Portland cement of the CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV or CEM V type. Preferably, the hydraulic binder according to the invention may be a cement.
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. Selon une variante de l'invention, des additions minérales peuvent être ajoutées dans le liant hydraulique selon l'invention. L'ajout d'additions minérales peut se faire par homogénéisation ou par co-broyage. Selon une variante de l'invention, 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 déterminées par essais ou calcul et avec la quantité adéquate 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 testing or calculation. According to a variant of the invention, mineral additions can be added in the hydraulic binder according to the invention. The addition of mineral additions may be by homogenization or by co-grinding. According to a variant of the invention, 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 sulphate determined by tests or calculation and with the proper amount of mineral additions.
L'invention a également pour objet un béton comprenant au moins un liant 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. 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 : - ciment Portland (nommé ci-après OPC) : - clinker BCSAF obtenus à partir de calcaire, d'argile kaolinite, de sulfate de calcium, d'oxyde de fer dont les qui possède la compositions chimiques sont indiquées 5 dans le tableau I ci-dessous et exprimée en % en masse par rapport à la masse totale : Composition Argile Anhydrite Oxyde de en Calcaire kaolinite Bauxite (sulfate de calcium anhydre) fer 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 f.' f\ r A A/' An nn n .... 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 The following examples illustrate the invention without limiting its scope. EXAMPLES Materials: Portland cement (hereinafter referred to as OPC): BCSAF clinker obtained from limestone, kaolinite clay, calcium sulphate, iron oxide whose which has the chemical compositions are indicated in FIG. Table I below and expressed in% by mass with respect to the total mass: Composition Clay Anhydrite Oxide of Limestone kaolinite Bauxite (anhydrous calcium sulphate) iron 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 f. ' MgO 0.19 0.27 0.18 0.00 0.03 SO3 0.03 0.05 0.00 56.84 0.00 Loss on fire 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
Réalisation d'un clinker BCSAF : 10 Préparation des matières premières : Les matières premières sont préalablement broyées individuellement de façon à vérifier les caractéristiques suivantes : - 0 % de refus à 200pm 15 - 10 % de refus maximum à 100pm. Realization of a BCSAF clinker: 10 Preparation of the raw materials: The raw materials are previously crushed individually so as to check the following characteristics: - 0% refusal at 200pm 15 - 10% refusal maximum at 100pm.
Pesées, mélanges et homogénéisation des matières premières : Weighing, mixing and homogenization of raw materials:
Constitution du cru selon l'étape a) du procédé selon l'invention. Les pesées sont 20 réalisées selon les proportions définies ci-après dans le tableau II et exprimées en % en masse par rapport à la masse totale du cru : Argile Calcaire kaolinite Bauxite Anhydrite de fer Cru 61.36 24.80 3.35 5.47 5.02 BCSAF 34 77 55 . Tableau Il 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 l 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 4x250 g 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 1 H ; 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 mass relative to the total mass of the raw material: Clay Limestone kaolinite Bauxite Iron anhydrite Crude 61.36 24.80 3.35 5.47 5.02 BCSAF 34 77 55. Table II The mixture of these constituents is carried out after weighing the different products in 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; Introduction of the four filled crucibles (approximately 4x250 g of raw material) into the oven, without a lid; - Temperature rise according to a temperature ramp No. 1: 1000 ° C./h up to 975 ° C. - bearing at 975 ° C. for 1 hour; 25 placement of the lids on the crucibles; - temperature ramp n ° 2: 300 ° C / h up to 1350 ° C; Bearing at 1350 ° C for 30 minutes and emptying the crucibles and quenching in steel tanks.
30 Un clinker BCSAF est obtenu. Réalisation d'un liant selon l'invention : A BCSAF clinker is obtained. Realization of a binder according to the invention:
Les proportions définies ci-après dans le tableau III ci-dessous indique les 35 proportions des liants réalisés selon l'invention, exprimées en % en masse par rapport à la masse totale du liant. The proportions defined below in Table III below indicate the proportions of the binders made according to the invention, expressed in% by weight relative to the total weight of the binder.
Liants Clinker Sulfate de calcium Addition minérale en % OPC en BCSAF en % (anhydrite) en % % Liant 1 62 % 3 % 25 % ( Filler calcaire) 10 % Liant 2 85,7 % 4.3 % 10 % (Fumée de silice) 0 % Liant 3 65 % 18.8% 16,2 % (Laitier) 0 % Liant 4 66,7 % 3.3 % 30% (Cendre volantes du 0 % centre production de Will County (cendres de type C)) Tableau III Réalisation d'un mortier selon l'invention : Le mortier est été réalisé selon la norme EN 196-1. Quantités de matières utilisées pour réaliser un mortier : - 450 g de liant - 1350 g de sable normalisé - 225 g d'eau 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 EN 196-1. 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. Les résistances mécaniques en compression mesurées à 28 jours selon la norme EN 196-1 sont indiqué dans le tableau IV. Binders Clinker Calcium sulphate Mineral additive in% OPC in BCSAF in% (anhydrite) in%% Binder 1 62% 3% 25% (Filler limestone) 10% Binder 2 85.7% 4.3% 10% (Silica fume) 0 % Binder 3 65% 18.8% 16.2% (Dairy) 0% Binder 4 66.7% 3.3% 30% (Fly ash from 0% Will County production center (C-type ash)) Table III Achievement of a Mortar according to the invention: The mortar has been produced according to EN 196-1. Quantities of materials used to make a mortar: - 450 g of binder - 1350 g of standardized sand - 225 g of water For the preparation of the binder, all materials are mixed using a Turbula mixer for 30 minutes then the mixing protocol complies with EN 196-1. The mortar is then poured into steel molds and these molds are placed in a 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. The mechanical compressive strengths measured at 28 days according to EN 196-1 are shown in Table IV.
Liants Résistance 28 jours en MPa pour un mortier normalisé Liant 1 30 Liant 2 50 Tableau IV Réalisation d'un béton selon l'invention : Les liants 3 et 4 ont été testés sur béton selon les prescriptions définies. Après gâchage, le béton est coulé dans des éprouvettes cylindriques dont la base à un diamètre de 11 cm et une hauteur de 22 cm. Après 1 jour d'hydratation du béton, le béton est démoulé et placé sous eau à 20 °C jusqu'à l'échéance de casse. Composition béton pour le liant 4 : r>ôdu'tt9i pçur fil> 3 x 5 !, Ciment BCSAF 230 Cendre volantes (Will county) 99 Granulat Saint Bonnet 10-20 mm 805 Granulat Saint Bonnet 5-10 mm 290 Granulat Saint Bonnet 0-5 mm 704 Eau totale 191 Tableau V Dans cet exemple l'ajout de cendre volantes représente 30 % de masse totale de liant : (99/ (230+99)) Binders Resistance 28 days in MPa for a standardized mortar Binder 1 30 Binder 2 50 Table IV Production of a concrete according to the invention: The binders 3 and 4 were tested on concrete according to the defined specifications. After mixing, the concrete is poured into cylindrical specimens whose base has a diameter of 11 cm and a height of 22 cm. After 1 day of hydration of the concrete, the concrete is demolded and placed under water at 20 ° C until the deadline of breakage. Concrete composition for the binder 4: R> ôdu'tt9i pçur wire> 3 x 5!, Cement BCSAF 230 Fly ash (Will county) 99 Granulat Saint Bonnet 10-20 mm 805 Granulat Saint Bonnet 5-10 mm 290 Granulat Saint Bonnet 0 -5 mm 704 Total water 191 Table V In this example the addition of fly ash represents 30% of total mass of binder: (99 / (230 + 99))
10 Les résistances mécaniques en compression mesurées à 28 jours sont indiquées dans le tableau V. Liant Résistance 28 jours en MPa pour un béton Liant 3 45 Liant 4 35 Tableau V The mechanical compressive strengths measured at 28 days are shown in Table V. Binder Resistance 28 days in MPa for concrete Binder 3 45 Binder 4 35 Table V
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