FR3007026A1 - Amelioration des resistances mecaniques d'une composition hydraulique - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer la résistance mécanique en compression d'une composition hydraulique comprenant un liant qui comprend un clinker, ledit procédé comprenant l'utilisation dans la composition hydraulique, d'une addition minérale comprenant des particules de verre ayant un Dv50 de 2 à 15 µm.

Description

AMELIORATION DES RESISTANCES MECANIQUES D'UNE COMPOSITION HYDRAULIQUE La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer les résistances mécaniques d'une composition hydraulique, par l'utilisation de particules de verre. Le problème majeur des compositions hydrauliques comprenant une addition minérale en remplacement partiel du clinker est la diminution des résistances mécaniques en compression, notamment 28 jours après le gâchage. Cette diminution est notamment due à la diminution de la quantité de clinker par rapport à la quantité totale de liant, sachant que le liant comprend généralement le clinker, l'éventuel sulfate de calcium et les additions minérales. Il existe plusieurs solutions pour améliorer les résistances mécaniques en compression 28 jours après le gâchage d'une composition hydraulique, mais aucune de ces solutions ne comprend des particules ultrafines de verre. La plupart de ces solutions utilise en effet un adjuvant, c'est-à-dire un composé chimique ou organique. Il est connu d'utiliser du verre dans une composition hydraulique, mais seulement en remplacement total ou partiel des granulats. Aucun impact sur les résistances mécaniques n'a été constaté ou suggéré. Afin de répondre aux exigences des utilisateurs, il est devenu nécessaire de trouver un moyen pour améliorer les résistances mécaniques en compression, par exemple 28 jours après le gâchage, d'une composition hydraulique comprenant un clinker et une addition minérale. Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un moyen pour améliorer les résistances mécaniques en compression, par exemple 28 jours après le gâchage, d'une composition hydraulique comprenant un clinker et une addition minérale. De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence qu'il est possible d'utiliser des particules ultrafines de verre pour améliorer les résistances mécaniques d'une composition hydraulique comprenant un clinker et une addition minérale.

La présente invention cherche à fournir un procédé pour améliorer la résistance mécanique en compression d'une composition hydraulique, par exemple 28 jours après le gâchage, par l'utilisation de particules de verre comme addition minérale. L'amélioration peut être observée par comparaison entre l'effet d'une addition minérale connue et l'effet de particules de verre utilisées en remplacement partiel ou total d'une addition minérale connue comprenant, par exemple, un laitier de finesse standard ; une cendre volante ; ou une pouzzolane.

Les liants hydrauliques peuvent générer des conditions alcalines quand ils sont mélangés avec de l'eau, ce qui rend possible une alcali réaction, qui peut causer une expansion de la composition hydraulique obtenue. Une expansion n'a cependant pas été observée quand des particules de verre ultrafines ont été utilisées dans le procédé selon la présente invention. Il est connu que les additions minérales sont généralement activées par le sulfate de sodium, mais il semble que le sulfate de sodium n'agit pas comme un activateur sur les particules de verre utilisées selon la présente invention. Il est entendu, dans la présente description et dans les revendications qui y sont attachées, que le terme « un(e) » signifie « un(e) ou plusieurs ». La présente invention se rapporte à un procédé pour améliorer la résistance mécanique en compression d'une composition hydraulique comprenant un liant qui comprend un clinker, ledit procédé comprenant l'utilisation dans la composition hydraulique, d'une addition minérale comprenant des particules de verre ayant un Dv50 de 2 à 15 pm, de préférence de 2 à 14 pm, plus préférentiellement de 2 à 4,5 pm. L'amélioration est, par exemple, de la résistance mécanique en compression 28 jours après le gâchage. Il est entendu que les particules de verre peuvent être utilisées comme la seule addition minérale ou peuvent remplacer partiellement une autre addition minérale.

Le verre utilisé selon la présente invention est, par exemple, un déchet ou du verre recyclé. Il peut également s'agir de verre artificiel, dont la composition peut être contrôlée. De préférence, la quantité de particules de verre dans la composition hydraulique utilisée selon la présente invention est de 10 à 75 %, plus préférentiellement de 20 à 75 %, encore plus préférentiellement de 25 à 75 %, exprimé en masse par rapport à la masse de liant. Le liant comprend le clinker, l'éventuel sulfate de calcium, les particules de verre et l'éventuelle autre addition minérale. Les particules de verre peuvent être de différentes natures. Par exemple, elles peuvent être en verre recyclé ou non-recyclé ; en verre coloré (par exemple vert ou brun) ou non coloré (verre incolore) ; en verre creux (par exemple verre de bouteilles) ou plat (par exemple verre de vitres). Les particules de verre peuvent également comprendre dans leur composition des carbonates ou sulfates de sodium ou de potassium, qui permettent de diminuer la température de fusion de la silice ; du calcaire ou de la dolomie, qui apporte de la chaux qui améliore la résistance chimique des verres en diminuant leur solubilité ; du borax (oxyde de bore) qui améliore la résistance du verre aux chocs thermiques en diminuant son coefficient de dilatation ; et/ou de l'oxyde de plomb, par exemple le Pb304, qui augmente l'indice de réfraction du verre. Il est entendu que les composés identifiés ci-avant dans le verre, y compris la chaux, ne sont pas présents en tant que tels dans le verre, mais sont sous forme combinée. Selon la présente invention, il est par exemple possible d'utiliser les verres suivants (les pourcentages sont exprimés en masse) : - verres sodocalciques, comprenant dans leur composition par exemple 72 % de silice, 13 % de soude et 5 % de chaux ; - verres borosilicates, comprenant dans leur composition par exemple 80 % de silice, 13 % d'anhydride borique, 4 % de soude et 3 % d'alumine ; - verres au plomb, comprenant dans leur composition par exemple 62 % de silice, 21 % d'oxyde de plomb et 7 % de potasse. Si la teneur en oxyde de plomb est supérieure à 24 %, il s'agit de cristal ; - verres de silice, comprenant dans leur composition par exemple au moins 96 % de silice ; ou - vitrocéramiques, comprenant dans leur composition par exemple 75 % de silice, 15 % d'alumine, 5 % de sel de titane et 3 % d'oxyde de lithium. De préférence, les particules de verre comprennent dans leur composition de 68 à 75 (:)/0, plus préférentiellement de 71 à 75 % en masse de silice. La couleur des particules de verre dépend notamment des oxydes métalliques qu'elles comprennent. Par exemple, les oxydes de fer et de chrome apportent la couleur verte, les oxydes de nickel apportent la couleur marron, le sulfure de fer en milieu réducteur apporte la couleur ocre, l'oxyde de manganèse apporte la couleur mauve, l'oxyde de cobalt apporte la couleur bleue et les oxydes de cuivres apportent la couleur rouge ou bleu-vert. Il est à noter qu'après micronisation, les particules de verre sont toutes grises, quelque soit leur couleur avant la micronisation. De préférence, les particules de verre ont une surface spécifique Blaine de 10000 à 16000 cm2/g, plus préférentiellement de 10500 à 15500 cm2/g, par exemple de 12000 à 15000 cm2/g. De manière générale, plus la surface spécifique des particules de verre est élevée, meilleure est la résistance à la compression. Les particules de verre peuvent par exemple être broyées par n'importe quelle méthode connue de l'homme du métier, en particulier en utilisant un broyeur à jet d'air, un broyeur à boulets ou un broyeur par compression. Le broyeur utilisé est couplé à un séparateur dit de haute efficacité, connu de l'homme du métier. Les particules de verre peuvent être ajoutées avant ou pendant le gâchage, par exemple : - directement à l'un ou plusieurs des composants d'une composition hydraulique avant ajout de l'eau de gâchage ; ou - au cours du gâchage. De préférence, la quantité de clinker est de 20 à 85 %, plus préférentiellement de 20 à 80 %, encore plus préférentiellement de 20 à 75 %, exprimé en masse par rapport à la masse de liant. Le liant comprend le clinker, l'éventuel sulfate de calcium, les particules de verre et l'éventuelle autre addition minérale. De préférence le clinker est un clinker Portland. Un clinker Portland est obtenu par clinkérisation à haute température d'un mélange comprenant du calcaire et, par exemple, de l'argile. Par exemple, un clinker Portland est un clinker tel que défini dans la norme NF EN 197-1 de février 2001.

Le clinker peut avoir une finesse usuelle ou être broyé plus finement que la finesse usuelle. Par exemple, le clinker utilisé selon la présente invention peut avoir une surface spécifique Blaine de 3440 cm2/g ou de 6770 cm2/g. Un clinker est généralement co-broyé avec du sulfate de calcium pour donner un ciment. Le sulfate de calcium utilisé inclut le gypse (sulfate de calcium dihydraté, CaSO4.2H20), le semi-hydrate (CaSO4.1/2H20), l'anhydrite (sulfate de calcium anhydre, CaSO4) ou un de leurs mélanges. Le gypse et l'anhydrite existent à l'état naturel. Il est également possible d'utiliser un sulfate de calcium qui est un sous-produit de certains procédés industriels. De préférence, la quantité de sulfate de calcium est inférieure ou égale à 5 % en masse par rapport à la masse de liant.

De préférence, le liant utilisé selon la présente invention comprend une autre addition minérale. De préférence, le liant comprend au plus 60 %, plus préférentiellement au plus 50 % d'une autre addition minérale, en masse par rapport à la masse de liant. Les autres additions minérales sont, par exemple, des laitiers (par exemple tels que définis dans la norme NF EN 197-1, paragraphe 5.2.2), des pouzzolanes naturelles ou artificielles (par exemple telles que définies dans la norme NF EN 197-1, paragraphe 5.2.3), des cendres volantes (par exemple telles que définies dans la norme NF EN 1971, paragraphe 5.2.4), des schistes calcinés (par exemple tels que définis dans la norme NF EN 197-1, paragraphe 5.2.5), des additions minérales qui comprennent du carbonate de calcium, par exemple du calcaire (par exemple tel que défini dans la norme NF EN 197-1, paragraphe 5.2.6), des fumées de silice (par exemple telles que définies dans la norme NF EN 197-1, paragraphe 5.2.7), des métakaolins, des cendres de biomasses (par exemple des cendres de cosses de riz) ou leurs mélanges. De préférence, l'autre addition minérale comprend une addition minérale qui comprend de carbonate de calcium.

Un liant hydraulique est un matériau qui prend et durcit par hydratation, par exemple un ciment. Un ciment comprend généralement un clinker et du sulfate de calcium. Le clinker peut en particulier être un clinker Portland. Par exemple, le ciment peut être : - un ciment Portland, qui est généralement un ciment de type CEM I selon la norme NF EN 197-1 de février 2001 (voir notamment le tableau 1 page 12) ; - un ciment pouzzolanique, qui est généralement un ciment de type CEM IV selon la norme NF EN 197-1 de février 2001 (voir notamment le tableau 1 page 12) ; - un ciment composé, qui est généralement un ciment de type CEM II, CEM III ou CEM V selon la norme NF EN 197-1 de février 2001 (voir notamment le tableau 1 page 12) , - un ciment alumineux ; - un ciment sulfoalumineux ; ou - un ciment bélitique.

Il est entendu que remplacer une partie du clinker par une addition minérale permet de réduire les émissions de dioxyde de carbone (produites lors de la fabrication du clinker) par diminution de la quantité de clinker, tout en obtenant les mêmes résistances mécaniques à long terme, par exemple 28 jours après le gâchage. Une composition hydraulique comprend généralement un liant hydraulique et de l'eau, éventuellement des granulats et éventuellement des adjuvants. Les compositions hydrauliques incluent à la fois les compositions à l'état frais et à l'état durci, par exemple un coulis de ciment, un mortier ou un béton. La composition hydraulique peut être utilisée directement sur chantier à l'état frais et coulée dans un coffrage adapté à l'application visée, utilisée en usine de préfabrication ou utilisée en tant qu'enduit sur un support solide. La quantité d'eau est de préférence telle que le rapport eau efficace / liant est de 0,2 à 0,7, plus préférentiellement de 0,4 à 0,6. Le liant comprend le clinker, les particules de verre, l'éventuelle autre addition minérale et l'éventuel sulfate de calcium. L'eau efficace est l'eau requise pour l'hydratation d'un liant hydraulique et la fluidité d'une composition hydraulique à l'état frais. L'eau totale représente la totalité de l'eau présente dans le mélange (au moment du malaxage) et comprend l'eau efficace et l'eau absorbée par les granulats. L'eau efficace et son mode de calcul sont discutés dans la norme EN 206-1, page 17, paragraphe 3.1.30. La quantité d'eau absorbable se déduit du coefficient d'absorption des granulats qui est mesuré selon la norme NF EN 1097-6 de juin 2001 page 6 paragraphe 3.6 et l'annexe B associée. Le coefficient d'absorption d'eau est le rapport de l'augmentation de masse d'un échantillon de granulats par rapport à sa masse sèche, l'échantillon étant initialement sec puis immergé pendant 24 heures dans l'eau. L'augmentation de masse est due à la pénétration de l'eau dans les pores des granulats accessibles à l'eau. Les granulats utilisés incluent du sable (dont les particules ont généralement une taille maximale (Dmax) inférieure ou égale à 4 mm), et des gravillons (dont les particules ont généralement une taille minimale (Dmin) supérieure à 4 mm et de préférence une Dmax inférieure ou égale à 20 mm ou plus). Les granulats incluent des matériaux calcaires, siliceux et silico-calcaires. Ils incluent des matériaux naturels, artificiels, des déchets et des matériaux recyclés. Les granulats peuvent aussi comprendre, par exemple, du bois.

La composition hydraulique peut également comprendre un adjuvant, par exemple un de ceux décrits dans les normes EN 934-2, EN 934-3 ou EN 934-4. De préférence, la composition hydraulique comprend également un adjuvant pour composition hydraulique, par exemple un accélérateur, un agent entraîneur d'air, un agent viscosant, un retardateur, un inertant des argiles, un plastifiant et/ou un superplastifiant. En particulier, il est utile d'inclure un superplastifiant, par exemple un polycarboxylate, en particulier de 0,05 à 1,5 (:)/0, de préférence de 0,1 à 0,8 (:)/0, en masse de liant. Les inertants des argiles sont des composés qui permettent de réduire ou de prévenir les effets néfastes des argiles sur les propriétés des liants hydrauliques. Les inertants des argiles incluent ceux décrits dans WO 2006/032785 et WO 2006/032786.

Le terme "superplastifiant" tel qu'utilisé dans la présente description et les revendications qui l'accompagnent est à comprendre comme incluant à la fois les réducteurs d'eau et les superplastifiants tels que décrits dans le livre intitulé « Concrete Admixtures Handbook, Properties Science and Technology », V.S. Ramachandran, Noyes Publications, 1984.

Un réducteur d'eau est défini comme un adjuvant qui réduit de typiquement 10 à 15 % la quantité d'eau de gâchage d'un béton pour une ouvrabilité donnée. Les réducteurs d'eau incluent, par exemple les lignosulfonates, les acides hydroxycarboxyliques, les glucides et d'autres composés organiques spécialisés, par exemple le glycérol, l'alcool polyvinylique, l'alumino-méthyl-siliconate de sodium, l'acide sulfanilique et la caséine. Les superplastifiants appartiennent à une nouvelle classe de réducteurs d'eau, chimiquement différents des réducteurs d'eau normaux et capables de réduire les quantités d'eau d'environ 30 %. Les superplastifiants ont été globalement classés en quatre groupes : les condensats sulfonés de naphtalène formaldéhyde (SNF) (généralement un sel de sodium) ; les condensats sulfonés de mélamine formaldéhyde (SMF) ; les lignosulfonates modifiés (MLS) ; et les autres. Des superplastifiants plus récents incluent des composés polycarboxyliques comme les polycarboxylates, par exemple les polyacrylates. Un superplastifiant est de préférence un superplastifiant nouvelle génération, par exemple un copolymère contenant un polyéthylène glycol comme chaîne greffée et des fonctions carboxyliques dans la chaîne principale comme un éther polycarboxylique. Les polycarboxylates-polysulfonates de sodium et les polyacrylates de sodium peuvent aussi être utilisés. Les dérivés d'acide phosphonique peuvent aussi être utilisés. La quantité nécessaire de superplastifiant dépend généralement de la réactivité du ciment. Plus la réactivité est faible, plus la quantité nécessaire de superplastifiant est faible. Pour réduire la quantité totale de sels alcalins, le superplastifiant peut être utilisé sous forme de sel de calcium plutôt que sous forme de sel de sodium. De manière générale, à étalement équivalent, la quantité de superplastifiant est supérieure quand une composition hydraulique comprend de la chaux par rapport à quand elle n'en comprend pas. De préférence, la composition hydraulique utilisée selon la présente invention ne comprend pas de sels de métal alcalin. En effet, tel qu'il est illustré dans les exemples ci-après, l'ajout de 5 % en masse de sels de métal alcalin ne fait gagner que quelques MPa de résistance en compression 28 jours après le gâchage. Or, les sels de métal alcalins présentent plusieurs inconvénients, comme des problèmes d'efflorescence ou de durabilité. L'avantage des quelques MPa gagnés ne compense pas les inconvénients attendus.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, le liant utilisé selon la présente invention comprend comme seule autre addition minérale, en plus des particules de verre, une addition minérale qui comprend du carbonate de calcium. De préférence, la composition hydraulique utilisée selon la présente invention comprend en outre de la chaux ajoutée, par exemple de la chaux éteinte (hydroxyde de calcium de formule Ca(OH)2). La quantité de chaux dans la composition hydraulique utilisée selon la présente invention est de préférence inférieure ou égale à 6 %, plus préférentiellement inférieure ou égale à 5 % en masse par rapport à la masse de liant. La chaux peut par exemple être ajoutée pendant la fabrication de la composition hydraulique ou d'abord mélangée aux particules de verre avant leur introduction dans la composition hydraulique. Il est à noter que la quantité de chaux ajoutée dépend généralement de la quantité de chaux apportée par les composants du liant. De préférence, la quantité de chaux ajoutée est d'au moins 0,5 % en masse par rapport à la masse de liant. La présente invention se rapporte également à un liant hydraulique comprenant un clinker, des particules de verre ayant un Dv50 de 2 à 15 pm, éventuellement une autre addition minérale, et de la chaux ajoutée. La chaux (vive ou, de préférence, éteinte) est bénéfique pour la réactivité des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention. Ce liant hydraulique peut être mélangé avec de l'eau pour obtenir une composition hydraulique. Le gâchage de la composition hydraulique peut être effectué, par exemple, selon des méthodes connues.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le liant est préparé pendant une première étape, et les éventuels granulats et l'eau sont ajoutés pendant une deuxième étape. La composition hydraulique utilisée selon la présente invention peut être mise en forme pour produire, après hydratation et durcissement, un objet mis en forme pour le domaine de la construction. L'invention se rapporte également à un tel objet mis en forme, qui comprend une composition hydraulique telle qu'obtenue selon le procédé de l'invention. Les objets mis en forme pour le domaine de la construction incluent, 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, une canalisation, un poteau, un escalier, un panneau, une corniche, un moule, un élément de voirie (par exemple une bordure de trottoir), une tuile de toit, un revêtement (par exemple de route ou de mur) ou un élément isolant (acoustique et/ou thermique). Le Dv97 est le 97ème centile de la distribution de taille des particules, en volume, c'est-à-dire que 97 % des particules ont une taille inférieure ou égale au Dv97 et 3 % des particules ont une taille supérieure au Dv97. Le Dv50 est défini de manière similaire. Les distributions de taille de particules et les tailles de particules inférieures à environ 200 pm sont mesurées en utilisant un granulomètre laser de type Malvern MS2000. La mesure est effectuée dans l'éthanol. La source lumineuse est constituée par un laser rouge He-Ne (632 nm) et une diode bleue (466 nm). Le modèle optique est celui de Mie et la matrice de calcul est de type polydisperse. L'appareil est étalonné avant chaque séance de travail au moyen d'un échantillon standard (silice 010 Sibelco) dont la courbe granulométrique est connue. La mesure est réalisée avec les paramètres suivants : vitesse de pompe de 2300 tr/min et vitesse d'agitateur de 800 tr/min. L'échantillon est introduit de manière à obtenir une obscuration de 10 à 20 %. La mesure est réalisée après stabilisation de l'obscuration. Des ultrasons sont émis à 80 % pendant 1 minute pour assurer la désagglomération de l'échantillon. Après environ 30 secondes (pour évacuer d'éventuelles bulles d'air), une mesure est réalisée pendant 15 secondes (15000 images analysées). Sans vider la cellule, la mesure est répétée au moins 2 fois pour vérifier la stabilité du résultat et l'évacuation des éventuelles bulles.

Toutes les mesures présentées dans la description et les gammes spécifiées correspondent aux valeurs moyennes obtenues avec ultrasons. La taille des particules supérieures à 200 pm est généralement déterminée par tamisage.

La surface spécifique Blaine est mesurée à 20°C avec une humidité relative ne dépassant pas 65 % en utilisant un appareil Blaine Euromatest Sintco conforme avec la norme européenne EN 196-6. Avant la mesure de la surface spécifique, les échantillons humides sont séchés dans une étuve jusqu'à l'obtention d'une masse constante à une température de 50 à 150°C.

Dans la présente description, y compris les revendications qui l'accompagnent, les pourcentages sont exprimés par masse, sauf autrement spécifié. Les exemples suivants, non-restrictifs, illustrent des exemples de réalisation de l'invention. EXEMPLES Les matières premières utilisées dans les exemples sont celles décrites ci-après. Les ciments étaient des ciments CEM I 52,5 N issus de la cimenterie Lafarge de Saint Pierre La Cour : - Cimentl : ciment ayant une surface spécifique Blaine d'environ 6770 cm2/g et un Dv97 d'environ 23 pm ; - Ciment2 : ciment ayant une surface spécifique Blaine d'environ 6270 cm2/g et un Dv97 d'environ 19,5 pm ; et - Ciment3 : ciment ayant une surface spécifique Blaine d'environ 3440 cm2/g et un Dv97 d'environ 59 pm. Les compositions chimiques et minéralogiques des ciments sont données dans le tableau ci-après. Les pourcentages sont des pourcentages massiques. Si02 A1203 Fe203 CaO MgO K20 Cimentl 19,96 5,10 3,12 63,75 0,99 0,80 Ciment2 20,12 4,89 3,07 63,74 0,76 0,82 Ciment3 20,10 5,02 3,14 64,48 0,99 0,87 Na20 S03 TiO2 Mn203 P205 PAF* Cimentl 0,16 3,43 0,23 0,13 0,33 1,85 Ciment2 0,20 3,89 0,31 0,15 0,26 1,41 Ciment3 0,17 3,33 0,23 0,14 0,33 1,23 Alite Bé lite Ferrite Aluminate cubique Aluminate Chaux orthorhombique Cimentl 60,7 17,0 11,0 5,2 1,4 0,5 Ciment2 53,8 24,4 10,3 6,3 - 0,3 Ciment3 61,2 16,2 10,5 4,5 2,1 0,6 Anhydrite Semihydrate Gypse Calcite Portlandite Cimentl - 2,2 0,6 0,7 0,7 Ciment2 0,1 2,3 0,8 0,7 0,9 Ciment3 - 2,5 0,9 0,9 0,7 *PAF = perte au feu Dans le tableau ci-avant, le total des valeurs de composition chimique ou minéralogique peut être différent de 100 % : les variations par rapport au 100 % viennent de petites imprécisions dans les valeurs analytiques.

Les particules de verre étaient : - verre creux brun : bouteilles micronisées à un Dv50 d'environ 3 pm ayant une surface spécifique Blaine d'environ 13600 cm2/g (Fournisseur : Minjard) ; - verre creux incolore : bouteilles micronisées à un Dv50 d'environ 4 pm ayant une surface spécifique Blaine d'environ 13900 cm2/g (Fournisseur : Minjard) ; - verre creux vert : bouteilles micronisées à un Dv50 d'environ 4 pm ayant une surface spécifique Blaine d'environ 14100 cm2/g (Fournisseur : Minjard) ; - verre recyclé : verre creux (par exemple gobelets, bocaux, bouteilles ou pots) micronisé à un Dv50 d'environ 3 pm ayant une surface spécifique Blaine d'environ 14500 cm2/g (Fournisseur : Guérin) ; - verre plat : verre plat (par exemple verre trempé, pare-brise, vitrages ou glaces) micronisé à un Dv50 d'environ 4 pm ayant une surface spécifique Blaine d'environ 12400 cm2/g (Fournisseur : BMV) ; - mélange de verres plats : verts plats micronisés à un Dv50 d'environ 4 pm ayant une surface spécifique Blaine d'environ 13100 cm2/g (Fournisseur : BMV). Les différents verres utilisés dans les exemples ci-après avaient les compositions chimiques suivantes (les valeurs sont exprimées en pourcentages massiques) : Verre creux Verre creux vert Verre creux brun Verre plat Mélange verres plats Verre incolore recyclé Si02 74,7 73,6 72,2 72,0 71,3 71,0 A1203 1,3 1,5 1,6 0,6 0,8 2,2 Fe203 0,1 0,6 0,4 0,1 0,5 0,7 CaO 11,8 10,2 11,2 9,1 8,9 10,7 MgO 1,0 1,1 1,3 4,1 4,2 1,4 K20 0,4 0,5 0,5 0,2 0,3 0,6 Na20 13,4 12,9 13,4 14,5 14,6 13,2 S03 0,1 0,0 0,0 0,2 0,2 0,1 TOTAL 102,8 100,4 100,6 100,8 100,8 99,9 Perte au feu 0,3 0,1 0,1 0,1 0,2 0,7 Dans la colonne « TOTAL », les valeurs sont approximatives et les variations par rapport au 100 % viennent de petites imprécisions dans les valeurs analytiques. Le laitier était un laitier provenant de Fos Sur Mer en France ayant une finesse standard (surface spécifique Blaine d'environ 10400 cm2/g). Les cendres volantes étaient des cendres volantes provenant d'une centrale thermique de Le Havre en France ayant une surface spécifique Blaine d'environ 4209 cm2/g (CV1) ou un Dv97 d'environ 10 pm et une surface spécifique Blaine d'environ 9772 cm2/g (CV2). Les pouzzolanes étaient des pouzzolanes provenant de Lukenya (Kenya) ayant une surface spécifique Blaine d'environ 5169 cm2/g (Pouzzl) ou une surface spécifique Blaine d'environ 7404 cm2/g (Pouzz2). L'addition minérale qui comprend du carbonate de calcium était un calcaire ayant une surface spécifique Blaine d'environ 3400 cm2/g et un Dv50 d'environ 8 pm, vendu sous le nom commercial BL200 (Fournisseur : Omya). Le sulfate de calcium utilisé était de l'anhydrite Il broyée ayant une surface spécifique BET d'environ 10,8 m2/g, venant de la carrière Lafarge de Mazan (France). Le superplastifiant était le Prelom 300 (Fournisseur : BASF), ayant un extrait sec de 15,8 % en masse. Le sel de métal alcalin était du Na2SO4 (Fournisseur : VWR). La chaux était du Ca(OH)2 (Fournisseur : Sigma-Aldrich).

Les granulats étaient : - Granulatsl : 0/1 R Saint Bonnet ; - Granulats2 : 1/5 R Saint Bonnet ; et - Granulats3 : 5/10 R Saint Bonnet. Les verres brun, incolore, vert, recyclés et plats ont été obtenus selon le protocole suivant : - broyage du verre dans un broyeur à boulets ayant une charge nominale d'environ 50 kg pendant 1000 rotations (la charge des boulets était la suivante : 270 kg de boulets ayant une taille d'environ 40/60 mm ; 180 kg de boulets ayant une taille d'environ 25/35 mm ; et 150 kg de boulets ayant une taille d'environ 20/25 mm) ; - micronisation du verre broyé dans un broyeur à jet d'air (Alpine 200 AFG) jusqu'à l'obtention d'une taille de particules Dv97 d'environ 7 pm. Le béton a été fabriqué selon le protocole décrit ci-après 1) introduction des granulats puis des autres poudres (ciment, verre, autres additions minérales, etc.) dans le bol d'un malaxeur Rayneri R201 ; 2) malaxage à vitesse 1 pendant 30 secondes ; 3) arrêt du malaxage puis introduction de l'eau de gâchage ; 4) malaxage à vitesse 1 pendant 2 minutes. La mesure des résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été réalisée sur des échantillons de béton durci en forme de cylindre de 70 mm de diamètre et de 160 mm de hauteur.

Les échantillons de béton ont été moulés immédiatement après la préparation du béton. Le moule a été fixé à une table vibrante. Le béton a été introduit dans le moule en deux couches. La première couche de béton, puis la seconde couche de béton ont été mises en place par 25 piquages à l'aide d'une tige puis par la table vibrante ayant une amplitude de 0,2 mm pendant au plus 10 secondes (plus la composition hydraulique est fluide, plus le temps de vibration est court ; les vibrations permettent d'éliminer les bulles sans entraîner de ségrégation). Le moule, couvert par un couvercle en plastique, a été placé dans une chambre humide à 65 % ± 5 % d'humidité relative et 20°C ± 2°C pendant 24 heures. Ensuite, les éprouvettes ont été démoulées et conservées dans une chambre humide à au moins 90 % d'humidité relative et 20°C ± 2°C jusqu'au test de résistance mécanique 28 jours après le gâchage. Pour la mesure de la résistance mécanique en compression, une charge croissante a été appliquée sur les faces latérales de l'échantillon de béton durci, à une vitesse de 3850 N/s ± 200 N/s, jusqu'à la rupture de l'échantillon.

Chacune des formulations testées dans les exemples 1 à 6 ci-après comprenait, sauf autrement spécifié dans les tableaux : - 1192 g de Granulats1 ; - 542 g de Granulats2 ; et - 1738 g de Granulats3.

Exemple 1 : Compositions hydrauliques comprenant différents types de verre L'effet de différentes particules de verre sur les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été testé sur plusieurs compositions hydrauliques. Les essais Témoin1 et Témoin2 étaient des témoins car les compositions testées pour ces essais ne comprenaient pas de particules de verre. Le Témoin1 comprenait 415,1 g de calcaire, et pas de particules de verre ni d'autre addition minérale. Le Témoin2 comprenait 360 g de laitier, 55,1 g de calcaire et pas de particules de verre. Le ciment utilisé était le Ciment1. Pour les exemples 1 et 2, les formulations testées dans les exemples comprenaient toutes, sauf autrement spécifié dans les tableaux et ci-avant : - 314,8 g d'eau efficace ; - 240 g de ciment ; - 360 g de particules de verre ou laitier ; - 55,1 g de calcaire ; et - 9,16 g de sulfate de calcium.

Le Tableau 1 ci-après présente les compositions testées et les résultats obtenus pour les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage pour différents types de verre.

Témoin Témoin Comp Comp Comp Comp Comp Comp 1 2 1 2 3 4 5 6 Addition Calcaire Laitier Verre Verre Verre Verre Verre Mélange minérale brun incolore vert recyclé plat verres plats SP (% 0,16 0,13 0,30 0,40 0,30 0,30 0,30 0,30 sec/liant) RC 24h 5,3 5,6 7,8 7,0 8,5 7,1 8,0 8,3 (MPa) RC 28j 14,2 38,0 47,9 45,3 47,8 43,3 50,7 47,4 (MPa) Tableau 1 SP signifie superplastifiant. RC 24h signifie résistances mécaniques en compression 24 heures après le gâchage.

RC 28j signifie résistances mécaniques en compression 28 jours après le gâchage. D'après le Tableau 1 ci-avant, en comparant les formulations comprenant des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention (Comp1 à Comp6) et les témoins (Témoin1 et Témoin2) ne comprenant pas de particules de verre, l'ajout de particules de verre a amélioré les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage. La nature des particules de verre ne semble pas être un facteur ayant un impact sur l'amélioration des résistances mécaniques. Les particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention semblent ainsi être une addition minérale alternative meilleure qu'un laitier de finesse standard.

Exemple 2: Compositions hydrauliques comprenant différentes quantités de particules de verre L'effet de la quantité des particules de verre sur les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été testé sur plusieurs compositions hydrauliques. Les témoins sont les mêmes que pour l'exemple 1 (Témoin1 et Témoin2). Le ciment utilisé était le Cimenti. La composition Comp4 comprenant 360 g de verre recyclé a été comparée aux compositions Comp7 et Comp8 comprenant respectivement 270 g et 415,5 g de verre recyclé. Le Tableau 2 ci-après présente les compositions testées et les résultats obtenus pour les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage pour différentes quantités de verre. Comp7 Comp4 Comp8 Verre recyclé (g) 270,0 360,0 415,1 Calcaire (g) 145,1 55,1 0,0 SP (% sec/liant) 0,27 0,30 0,37 RC 24h (MPa) 6,2 7,1 7,0 RC 28j (MPa) 41,4 43,3 46,8 Tableau 2 D'après le Tableau 2 ci-avant, en comparant les formulations comprenant des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention (Comp4, Comp7 et Comp8) et les témoins (Témoin1 et Témoin2) ne comprenant pas de particules de verre, l'ajout de particules de verre a amélioré les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage, quelque soit la quantité de particules de verre. De manière générale, il semble que les résistances mécaniques en compression 28 jours après le gâchage augmentent quand la quantité de particules de verre augmente. Exemple 3: Compositions hydrauliques comprenant du verre ou une autre addition minérale L'effet des particules de verre sur les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été testé sur plusieurs compositions hydrauliques et a été comparé à d'autres additions minérales (laitier, pouzzolane, cendres volantes). Les essais Témoin3 à Témoin8 étaient des témoins car les compositions testées pour ces essais ne comprenaient pas de particules de verre. Le ciment utilisé était le Ciment2. Pour l'exemple 3, les formulations testées comprenaient toutes, sauf autrement spécifié dans les tableaux : - 310,6 g d'eau efficace ; - 160 g de ciment ; - 180 g de particules de verre, cendres volantes, pouzzolanes ou laitier ; - 16,1 g de Na2SO4. Le Tableau 3 ci-après présente les compositions testées et les résultats obtenus pour les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le 25 gâchage. Témoin3 Témoin4 Témoin5 Témoin6 Témoin7 Addition - Laitier Pouzzl Pouzz2 CV1 minérale Calcaire (g) 502,0 334,2 306,8 306,8 283,4 SP (% 0,11 0,10 0,13 0,17 0,12 sec/liant) RC 24h (MPa) 3,8 4,5 4,8 5,0 4,2 RC 28j (MPa) 6,8 19,6 10,8 12,7 11,7 Témoin8 Comp9 Compl0 Compl 1 Compl2 Addition CV2 Verre Verre brun Verre Verre vert minérale , ncolore recyclé incolore Calcaire (g) 313,6 309,2 308,4 310,6 309,2 SP (% 0,14 0,20 0,20 0,15 0,20 sec/liant) RC 24h (MPa) 4,8 4,9 5,0 5,1 5,0 RC 28j (MPa) 19,9 23,9 24,2 23,8 24,2 Tableau 3 D'après le Tableau 3 ci-avant, en comparant les formulations comprenant des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention (Comp9 à Comp12) et les témoins (Témoin3 à Témoin8) ne comprenant pas de particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention, l'ajout de particules de verre a amélioré les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage. Les particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention semblent ainsi être une addition minérale alternative meilleure qu'un laitier, une pouzzolane même fine ou une cendre volante même fine. Exemple 4 : Compositions hydrauliques comprenant un sel de métal alcalin L'effet de l'ajout d'un sel de métal alcalin (le Na2SO4) sur les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été testé sur plusieurs compositions hydrauliques comprenant des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention. Le ciment utilisé était le Ciment2. Pour l'exemple 4, les formulations testées comprenaient toutes, sauf autrement spécifié dans les tableaux : - 310,6 g d'eau efficace ; - 160 g de ciment ; et - 180 g de particules de verre recyclé. Le Tableau 4 ci-après présente les compositions testées et les résultats obtenus pour les résistances mécaniques en compression 28 jours après le gâchage pour différents dosages en Na2SO4. Compl3 Compl4 Compl5 Compl6 Calcaire (g) 319,8 320,0 313,6 309,2 Anhydrite (g) 6,1 - - - Na2SO4 (g) - 5,5 11,7 16,1 SP 0,18 0,17 0,17 0,20 (% sec/liant) RC 28j (MPa) 24,2 23,9 23,4 23,9 Tableau 4 D'après le Tableau 4 ci-avant, en comparant les formulations comprenant du Na2SO4 (Comp14 à Comp16) et la formulation ne comprenant pas de Na2SO4 (Comp13), l'ajout de Na2SO4 n'a pas amélioré les résistances mécaniques en compression 28 jours après le gâchage. Ceci est contraire à ce à quoi l'homme du métier aurait pu s'attendre, puisque le Na2SO4 est connu comme un activateur des additions minérales. Le Na2SO4 ne semble donc pas être un activateur des particules de verre.

Exemple 5 : Compositions hydrauliques comprenant de la chaux ajoutée L'effet de l'ajout de chaux sur les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été testé sur plusieurs compositions hydrauliques comprenant des particules de verre. Le ciment utilisé était le Ciment2.

Pour l'exemple 5, les formulations testées comprenaient toutes, sauf autrement spécifié dans les tableaux : - 310,6 g d'eau efficace ; - 160 g de ciment ; - 360 g de particules de verre recyclé. - 14,9 g d'anhydrite ; et - 16,1 g de Na2SO4. Le Tableau 5 ci-après présente les compositions testées et les résultats obtenus pour les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage pour différents dosages en chaux ajoutée. Comp17 Comp18 Comp19 Comp20 Comp21 Calcaire (g) 102,2 94,2 86,4 78,6 63,0 Chaux ajoutée - 6,5 13,0 19,5 32,3 (g) SP 0,60 0,60 0,61 0,62 0,75 (% sec/liant) RC 24h (MPa) 2,3 2,4 2,6 2,7 2,2 RC 28j(MPa) 36,2 36,6 37,8 38,2 39,8 Tableau 5 D'après le Tableau 5 ci-avant, en comparant les formulations comprenant de la chaux ajoutée (Comp18 à Comp21) et la formulation ne comprenant pas de chaux ajoutée (Comp17), l'ajout de chaux a amélioré les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage. La chaux ajoutée semble donc être bénéfique pour la réactivité des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention. Exemple 6 : Compositions hydrauliques comprenant des particules de verre et du ciment de finesse standard L'effet des particules de verre sur les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage a été testé sur plusieurs compositions hydrauliques comprenant un ciment de finesse standard. Les essais Témoin9 et Témoin10 étaient des témoins car les compositions testées pour ces essais ne comprenaient pas de particules de verre. Le Témoin9 comprenait du calcaire et pas de particules de verre. Le Témoin10 comprenait du laitier et pas de particules de verre. Le ciment utilisé était le Ciment3. Les formulations testées dans le présent exemple comprenaient toutes, sauf autrement spécifié dans le Tableau 6 : - 314,8 g d'eau efficace ; et - 240 g de ciment. Le Tableau 6 ci-après présente les compositions testées et les résultats obtenus pour les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage. Témoin Témoin Comp Comp Comp Comp 9 10 22 23 24 25 Calcaire (g) 424,2 64,2 64,2 55,2 145,2 - Laitier (g) - 360 - - - - Verre recyclé (g) - - 360 360 270 415,2 Anhydrite (g) - - - 9,16 9,16 9,16 SP 0,20 0,18 0,46 0,60 0,54 0,74 (% sec/liant) RC 24h (MPa) 2,48 2,45 3,12 8,30 6,21 7,03 RC 28j (MPa) 11,7 30,9 38,5 47,4 41,4 46,8 Tableau 6 D'après le Tableau 6 ci-avant, en comparant les formulations comprenant des particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention (Comp22 à Comp25) et les témoins (Témoin9 et Témoin10) ne comprenant pas de particules de verre, l'ajout de particules de verre a amélioré les résistances mécaniques en compression 24 heures et 28 jours après le gâchage. Les particules de verre telles qu'utilisées selon la présente invention semblent ainsi être une addition minérale alternative meilleure qu'un laitier de finesse standard.15

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Procédé pour améliorer la résistance mécanique en compression d'une composition hydraulique comprenant un liant qui comprend un clinker, ledit procédé comprenant l'utilisation dans la composition hydraulique, d'une addition minérale comprenant des particules de verre ayant un Dv50 de 2 à 15 pm.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la quantité de particules de verre est de 10 à 75 % en masse par rapport à la masse de liant.
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les particules de verre comprennent de 71 à 75 % en masse de silice.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la quantité de clinker est de 20 à 85 % en masse par rapport à la masse de liant.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la composition hydraulique comprend de la chaux ajoutée.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la quantité de chaux est inférieure ou égale à 6 % en masse par rapport à la masse de liant.
7. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la composition hydraulique comprend une autre addition minérale.
8. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'autre addition minérale comprend une addition minérale qui comprend de carbonate de calcium.
9. 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la quantité de l'autre addition minérale est inférieure ou égale à 60 % en masse par rapport à la masse de liant.
10. 10. Un objet mis en forme pour le domaine de la construction comprenant une composition hydraulique telle qu'obtenue selon le procédé de l'une quelconque des revendications 1 à 9.
11. 11. Liant hydraulique comprenant un clinker, des particules de verre ayant un Dv50 de 2 à 15 pm et de la chaux ajoutée.