FR3118634A1 - Enrobes percoles et leur procede de preparation - Google Patents

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Abstract

La présente divulgation concerne un enrobé percolé dont les vides communicants sont remplis par un géopolymère, son procédé de préparation ainsi que son utilisation pour la préparation de sols industriels ou agricoles, en particulier des sols industriels ou agricoles soumis à des effluents agressifs, tels que des effluents acides.

Description

ENROBES PERCOLES ET LEUR PROCEDE DE PREPARATION
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un enrobé percolé dont les vides communicants sont remplis par un géopolymère, son procédé de préparation ainsi que son utilisation pour la préparation de sols industriels ou agricoles, en particulier des sols industriels ou agricoles soumis à des effluents agressifs, tels que des effluents acides.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Les sols industriels, que ce soient les voiries d’accès ou zones de circulation interne, les zones de stationnement, les zones de stockage internes ou externes, sont soumis à une diversité de sollicitations (contraintes mécaniques, charges lourdes, trafic canalisé, agressions climatiques, agressions chimiques). Pour répondre à la diversité des sollicitations auxquelles ces sols peuvent être soumis, des procédés ont été développés permettant de préparer des revêtements alliant les qualités des revêtements souples en enrobés bitumeux à celles des bétons de ciment rigides. Tout particulièrement, des revêtements constitués d’un enrobé hydrocarboné à chaud ouvert, dont les vides sont remplis par un coulis de percolation composé de ciment, de charges minérales, de résine synthétique et d’eau ont été proposés, tels que les revêtements Salviacim®. Grâce à l'élasticité résultant d'un réseau de "micro-joints", le revêtement peut être appliqué sans joint sur de grandes surfaces, ce qu'une structure béton ne permet pas d'obtenir.
Ces dernières années, les coulis de percolation prêts à l’emploi se sont largement développés et sont venus se substituer aux coulis préparés sur les chantiers. Si ces coulis prêts à l’emploi ont indéniablement un avantage pratique (ils sont préparés par simple addition d’eau), ils s’avèrent parfois ne pas répondre à toutes les sollicitations qu’un sol peut rencontrer, en particulier à celles des effluents agressifs rencontrés par exemple dans l’industrie papetière, agrochimique, fromagère, agricole (élevage, ensilage, betterave sucrière), particulièrement soumis à des effluents acides.
Par ailleurs, les préoccupations écologiques incitent les industriels à rechercher des alternatives au ciment. La fabrication du ciment étant responsable de larges émissions de CO2, des alternatives plus écologiques méritent donc d’être développées.
Un besoin existe donc pour la mise à disposition d’un procédé permettant de produire des revêtements pouvant résister aux diverses sollicitations des sols industriels, en particulier pouvant résister aux effluents acides, tout en conservant la praticité d’usage des coulis prêt à l’emploi et en s’inscrivant dans une démarche de développement durable.
BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION
L’invention porte sur un enrobé percolé comprenant un enrobé hydrocarboné ouvert dont les vides communicants sont remplis par un géopolymère issu de l’activation d’un composant source d’aluminosilicates par une solution alcaline de silicate et son utilisation pour la préparation des sols industriels ou agricoles, de préférence des sols industriels ou agricoles soumis à des effluents agressifs, en particulier des sols pour plateformes de stockage et de transformation de substances libérant des effluents agressifs pour ces derniers.
L’invention porte également sur un procédé de préparation d’un enrobé percolé comprenant les étapes de :
(a) préparation d’un enrobé hydrocarboné ouvert comprenant des vides communicants;
(b) remplissage des vides communicants de l’enrobé hydrocarboné ouvert par application d’un coulis de percolation comprenant :
- une solution alcaline de silicate,
- un composant source d’aluminosilicates,
- optionnellement des charges minérales,
- optionnellement des additifs communément employés en technique routière.
D’autres aspects de l’invention sont tels que décrits ci-dessous et dans les revendications.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
La présente invention porte sur un enrobé percolé permettant de répondre à la diversité des sollicitations auxquelles un sol peut être soumis (contraintes mécaniques, charges lourdes, trafic canalisé, agressions chimiques et aux hydrocarbures). L’enrobé percolé de la présente invention présente ainsi de bonnes performances mécaniques : bonne résistance au cisaillement et au poinçonnement statique, bonne résistance aux contraintes provoquées par les charges roulantes, risques de fissuration faible en raison de la souplesse de l’enrobé. Il résiste aux agressions chimiques et aux hydrocarbures, en particulier offre une résistance accrue aux produits à caractère acide. Les enrobés percolés de la présente invention sont ainsi tout particulièrement utiles pour réaliser des sols pour plateformes de stockage et de transformation de substances libérant des effluents agressifs pour les sols (papeteries, élevages, betterave sucrière…).
L’enrobé percolé de la présente invention comprend un enrobé hydrocarboné ouvert dont les vides communicants sont remplis par un géopolymère.
Un géopolymère est un liant inorganique issu de l’activation d’un composant source d’aluminosilicates par une solution alcaline de silicate. La solution alcaline de silicate est désignée ci-dessous par l’expression « solution alcaline activatrice ».
La réaction entre le composant source d’aluminosilicates et la solution alcaline activatrice conduit à un polymère inorganique amorphe ou semi-cristallin, communément désigné par le terme « géopolymère ». Les mécanismes exacts de géopolymérisation ne sont pas à ce jour complètement élucidés mais consisteraient en trois étapes : (1) dissolution de l’aluminium et du silicium dans une solution hautement alcaline et diffusion des espèces dissoutes dans la solution, (2) polycondensation des complexes aluminium et silicium avec la solution et formation d’un gel, (3) durcissement du gel pour donner le géopolymère final.
Ainsi l’enrobé percolé de la présente invention comprend un enrobé hydrocarboné ouvert dont les vides communicants sont remplis par un liant inorganique issu de l’activation d’un composant source d’aluminosilicates par une solution alcaline activatrice.
Les sources d’aluminosilicates utiles à la préparation des géopolymères sont variées. Ainsi, le composant source d’aluminosilicates peut être un métakaolin (kaolin calciné), un kaolin, un minéral argileux, une bentonite, des cendres volantes, un laitier de haut fourneau, de la fumée de silice, de la pouzzolane, leurs mélanges ou un mélange apportant de la silice et de l'oxyde d'aluminium. De préférence, le composant source d’aluminosilicates est choisi parmi les métakaolins, les cendres volantes, les laitiers de haut fourneau et leurs mélanges
Dans certains modes de réalisation, le composant source d'aluminosilicates est un métakaolin. Des exemples de métakaolin incluent de manière non limitative des produits commerciaux, tels que le métakaolin Argicem®, le métakaolin Argical M1200S®, le Metastar® M501, le Soka Metasial®, le MetaCem 85 Cou leurs équivalents. De préférence, le métakaolin est le métakaolin Argicem® ou le métakaolin Argical M1200S®.
Dans certains modes de réalisation, le composant source d’aluminosilicates est des cendres volantes. Des exemples de cendres volantes incluent de manière non limitative des produits commerciaux, tels que les cendres volantes Silicoline® (cendre volante silico alumineuse sèche, séchée ou humide) ou Silicoline® C.
Dans certains modes de réalisation, le composant source d’aluminosilicates est un laitier de haut fourneau, tels que le laitier de haut fourneau Ecocem.
Dans certains modes de réalisation, le composant source d’aluminosilicates est un mélange comprenant un métakaolin et des cendres volantes, en particulier un mélange de métakaolin Argicem® ou métakaolin Argical M1200S® avec des cendres volantes Silicoline® ou Silicoline® C.
Dans certains modes de réalisation, le composant source d’aluminosilicates est un mélange comprenant un laitier de haut fourneau et des cendres volantes.
La solution alcaline activatrice du composant source d’aluminosilicates est typiquement une solution aqueuse alcaline de silicate, telle qu’une solution aqueuse alcaline de silicate de potassium, de calcium ou de lithium.
La solution aqueuse alcaline de silicate a généralement une teneur massique en eau supérieure ou égale à 50% et inférieure ou égale à 70%, plus préférentiellement supérieure ou égale à 55% et inférieure ou égale à 65% par rapport à la masse totale de solution alcaline de silicate.
De préférence, la solution alcaline activatrice est une solution aqueuse alcaline de silicate de sodium ou de potassium. Des exemples de solutions alcalines activatrices pouvant être employées dans le cadre de la présente invention incluent les solutions commerciales Géosil®34417 (Géosil®34417, rapport molaire SiO2/Na2O = 1.7, 44% masse sèche), Géosil®14517 (Géosil®14517, rapport molaire SiO2/K2O = 1.7) et Géosil®14515 (Géosil®14515, rapport molaire SiO2/K2O = 1.5). La solution alcaline activatrice peut alternativement être préparée par mélange d’une solution de silicate et d’une solution alcaline, par exemple une solution de soude.
La solution alcaline de silicate de sodium ou de potassium a typiquement un rapport molaire SiO2/Na2O ou SiO2/K2O variant de 1.5 à 2, plus particulièrement de 1.5 à 1.8.
L’enrobé percolé de la présente invention peut être préparée par un procédé comprenant les étapes suivantes :
(a) préparation d’un enrobé hydrocarboné ouvert comprenant des vides communicants ;
(b) remplissage des vides communicants de l’enrobé hydrocarboné ouvert par application d’un coulis de percolation comprenant :
- une solution alcaline activatrice,
- un composant source d’aluminosilicates,
- optionnellement des charges minérales,
- optionnellement des additifs communément employés en technique routière.
La présente invention porte également sur un enrobé percolé obtenu par un tel procédé.
Enrobé hydrocarboné ouvert
L’enrobé hydrocarboné ouvert constituant la matrice de l’enrobé percolé de la présente invention peut être préparé selon des techniques bien connues de l’homme du métier.
Un enrobé hydrocarboné ouvert présente typiquement une teneur en vide communicant allant de 12 à 30%, ou de 18 à 27%, de préférence de 20 à 25%, telle que mesurée par détermination de la masse volumique apparente selon la norme EN 12697-6 (2012) ou par les rayons gamma, selon la norme EN 12697-7 (2014).
L’enrobé hydrocarboné ouvert est typiquement constitué de particules solides enrobées par un liant bitumineux.
Le terme « particules solides » désigne toutes particules solides utilisables pour la réalisation d’enrobé hydrocarboné. Des exemples de particules solides incluent les particules solides minérales telles les granulats minéraux naturels (gravillons, sable, fines) par exemple issus de carrière ou de gravière, les produits de recyclage tels que les agrégats d'enrobés, par exemple résultant du recyclage des matériaux récupérés lors de la réfection des routes ou des surplus de centrales d’enrobage, les rebuts de fabrication, les « shingles » (provenant du recyclage des membranes de toitures), les granulats provenant du recyclage de matériaux routiers y compris les bétons, les laitiers en particulier les scories, les schistes en particulier la bauxite ou le corindon, les poudrettes de caoutchouc provenant du recyclage des pneus notamment, les granulats artificiels de toute origine et les granulats provenant par exemple de mâchefers d’incinération de déchets non dangereux (MIDND), ainsi que leurs mélanges en toutes proportions.
Les particules solides sont choisies de manière à présenter des caractéristiques suffisantes pour résister aux contraintes auxquelles elles sont soumises. Elles présentent généralement une granularité 0/d ou d/D choisie parmi les classes 0/2, 0/4, 2/4, 2/6, 4/6, 6/10, 10/14, 14/20 et leurs mélanges.
Les particules solides minérales comprennent typiquement :
- des éléments inférieurs à 0,063 mm (filler ou fines) ;
- du sable dont les éléments sont compris entre 0,063 mm et 2 mm ;
- des gravillons ou granulats, dont les éléments ont des dimensions
- comprises entre 2 mm et 6 mm ;
- supérieures à 6 mm.
La taille des particules solides, en particulier des particules solides minérales, est mesurée par les essais décrits dans la norme NF EN 933-1 (version mai 2012).
Le liant bitumineux peut être un bitume pur (par exemple de classe 10/20 à 70/100, par exemple 35/50 ou 70/100), un bitume contenant de la gilsonite et/ou de l’asphalte naturel, ou un bitume modifié par des polymères ou par des additifs couramment utilisés dans le domaine routier, par exemple des dopes d’adhésivité ou des cires végétales ou d’origine pétrochimique.
Les polymères modifiant le bitume peuvent être des polymères naturels ou synthétiques. Il s´agit par exemple des polymères de la famille des élastomères, synthétiques ou naturels, et de manière indicative et non limitative :
- les copolymères statistiques, multi-séquencés ou en étoile, de styrène et de butadiène ou d’isoprène en toutes proportions (en particulier copolymères blocs de styrène-butadiène-styrène (SBS), de styrène-butadiène (SB), de styrène-isoprène-styrène (SIS) ou les copolymères de même famille chimique (isoprène, caoutchouc naturel, ...), éventuellement réticulés in-situ,
- les copolymères d´acétate de vinyle et d´éthylène en toutes proportions,
- les copolymères de l’éthylène et d’esters de l’acide acrylique, méthacrylique ou de l’anhydride maléique, les copolymères et terpolymères d’éthylène et de méthacrylate de glycidyl- et les polyoléfines.
Les polymères modifiant le bitume peuvent être des polymères de récupération, par exemple des « poudrettes de caoutchouc » ou autres compositions à base de caoutchouc réduits en morceaux ou en poudre, par exemple obtenues à partir de pneus usagés ou d’autres déchets à base de polymères (câbles, emballage, agricoles, ...) ou encore tout autre polymère couramment utilisé pour la modification des bitumes tels que ceux cités dans le Guide Technique écrit par l´Association Internationale de la Route (AIPCR) et édité par le Laboratoire Central des Ponts et Chaussées "Use of Modified Bituminous Binders, Special Bitumens and Bitumens with Additives in Road Pavements" (Paris, LCPC, 1999), ainsi que tout mélange en toute proportion de ces polymères.
L’enrobé hydrocarboné ouvert peut être un enrobé ouvert à chaud, un enrobé ouvert tiède (moins 30°C par rapport au chaud) ou encore un enrobé semi-tiède (moins 50°C par rapport au chaud). La fabrication et mise en œuvre de tels enrobés sont bien connus de l’homme du métier. Ils sont réalisés par des moyens traditionnels routiers.
Les enrobés hydrocarbonés à chaud sont obtenus par mélange à chaud des particules solides, telles que décrites ci-dessus, par exemple des granulats, et du liant. Ce liant peut être un bitume pur ou modifié (ajout par exemple de polymère(s), un liant végétal pur ou modifié ou un liant de synthèse d’origine pétrolière. Les particules solides (granulats) sont chauffées, en règle générale à une température supérieure à 100°C.
Les enrobés hydrocarbonés tièdes ou semi-tièdes sont des enrobés mis en œuvre à des températures d’environ 30 à 50°C inférieures aux températures mises en œuvre pour des enrobés hydrocarbonés à chaud.
La teneur totale en liant hydrocarboné est de 3 à 7 ppc (partie pour cent en poids), avantageusement 3,5 à 6 ppc par rapport au poids des particules solides.
En fonction des sollicitations, l’enrobé hydrocarboné ouvert est appliqué sur une assise à déflexion adaptée. Pour des sollicitations importantes, une assise rigide permettra d’éviter les déformations de l’enrobé lors de sa mise en œuvre et sous les contraintes du trafic. L’assise sera choisie en fonction de la qualité et de la portance du sol. L’assise rigide peut être un grave hydraulique, un grave bitume ou un enrobé à module élevé. Son épaisseur varie en fonction des contraintes imposées sur la surface. L’assise rigide est typiquement étanche pour que le coulis de percolation ne s’échappe pas au travers d’elle.
L’application de l’enrobé hydrocarboné ouvert est généralement réalisée sur une épaisseur variant de 2 à 6 cm, préférentiellement de 4 à 5 cm.
L’enrobé hydrocarboné ouvert peut être compacté. Cependant, l’intensité de compactage sera contrôlée afin de conserver une teneur en vide communicant allant de 12 à 30%.
Coulis de percolation
Le coulis de percolation comprend :
- une solution alcaline activatrice,
- un composant source d’aluminosilicates,
- optionnellement des charges minérales,
- optionnellement des additifs communément employés en technique routière.
La solution alcaline activatrice et le composant source d’aluminosilicates utiles à la préparation du coulis de percolation sont tels que décrits ci-dessus.
Les charges minérales peuvent être des fines ou fillers et/ou des charges minérales grossières (granulats), tel que du sable.
Les additifs peuvent être tout additif ou leurs mélanges communément employés en technique routière. Des exemples d’additifs incluent des polymères de type latex qui peuvent être ajoutés pour stabiliser le coulis et/ou diminuer le retrait/ fissuration. Des colorants, sous forme solide ou liquide, peuvent également être ajoutés dans le coulis de percolation. Le coulis peut ainsi être coloré dans la masse à des fins décoratives ou signalétiques.
La solution alcaline activatrice et le composant source d’aluminosilicates représentent typiquement de 55% à 100% en masse de la masse totale du coulis de percolation, de préférence de 85%, voire de 95%, à 100% de la masse totale du coulis de percolation.
Le coulis de percolation comprend typiquement de 25% à 45% en masse de la solution alcaline activatrice par rapport à la masse totale du coulis de percolation.
Le coulis de percolation comprend typiquement de 30% à 60% en masse d’un composant source d’aluminosilicates (ou de leurs mélanges) par rapport à la masse totale du coulis de percolation.
Le rapport massique Al2O3/SiO2apporté par le composant source d’aluminosilicates ou le mélange de composants source d’aluminosilicate varie typiquement de 0.30 à 0.60.
Le rapport massique « composant source d’aluminosilicates/ solution alcaline activatrice » varie typiquement de 0,05 à 1.3.
Les charges minérales, quand présentes, représentent typiquement de 5 à 20 % en masse par rapport à la masse totale du coulis de percolation.
Les additifs, quand présents, représentent typiquement de 1 à 3% en masse par rapport à la masse totale du coulis de percolation.
Le rapport massique eau/solide dans le coulis de percolation varie typiquement de
0,2 à 0,5.
Sur la base de ses connaissances générales, l’homme du métier est en mesure de choisir la teneur en chacun des composants du coulis mais également de sélectionner un composant source d’aluminosilicate ou un mélange de composants source d’aluminosilicates adapté à la préparation d’un coulis utile dans le procédé de préparation d’un enrobé percolé selon la présente invention (viscosité adaptée).
Les coulis de percolation utiles dans la présente invention présentent généralement une viscosité variant de 30 s à 6 min (déterminée par la méthode du cône de Marsh, orifice de 10 mm, décrite dans la norme NF EN 445 §4.3.1). De telles viscosités permettent d’obtenir le remplissage des vides communicants de l’enrobé hydrocarboné ouvert. Il est à noter que les viscosités des coulis utiles dans la présente invention sont typiquement supérieures à celles des liants hydrauliques (ciment) classiquement utilisés dans la préparation d’enrobés percolés. Un comportement rhéologique différent les rend néanmoins adaptés à la préparation d’enrobés percolés.
Dans certains modes de réalisation, le coulis de percolation peut comprendre un ou plusieurs agents thixotropants. L’addition de tels agents peut permettre d’adapter/modifier la viscosité du coulis afin de faciliter sa mise en œuvre, par exemple éviter les coulures.
Dans certains modes de réalisation, de l’eau peut être ajouté dans le coulis de percolation pour adapter la viscosité. De manière avantageuse, quand de l’eau est ajoutée, elle est ajoutée dans une quantité qui ne dépasse pas les 15% en masse par rapport à la masse totale du coulis de percolation.
Dans certains modes de réalisation, l’eau présente dans le coulis de percolation provient uniquement de la solution alcaline activatrice.
Le coulis est typiquement préparé par mélange des constituants de la formule du coulis de percolation dans un malaxeur adapté, avec éventuellement addition d’eau.
Le coulis est tout particulièrement utile pour la préparation d’un enrobé percolé.
Les vides communicants de l’enrobé hydrocarboné ouvert sont remplis par application du coulis de percolation. Typiquement, l’application est réalisée à refus (c’est-à-dire de manière à saturer les vides communicants). Ainsi, dans le cadre d’une application à refus, le taux de remplissage des vides communicants est proche de 100%, voire est de 100%. Un remplissage des vides communicants proche de 100%, voire de 100% peut être tout particulièrement recherché lorsque de bonnes propriétés mécaniques sont souhaitées. Cependant, dans certaines modes de réalisation, en particulier ceux où l’obtention de bonnes performances mécaniques n’est pas essentielle, une percolation partielle en surface de l’enrobé peut être réalisée. Une telle percolation partielle peut être suffisante pour conférer une bonne résistance chimique à l’enrobé. Ainsi, le taux de remplissage des vides communicants dépend des usages auxquels sont destinés les enrobés percolés de la présente invention.
L’application est typiquement réalisée au moyen d’une raclette, telle qu’une raclette en caoutchouc, typiquement après refroidissement de l’enrobé hydrocarboné ouvert. Suivant la teneur en vides communicants de l’enrobé hydrocarboné ouvert, il peut être nécessaire de vibrer à l’aide d’une plaque vibrante ou d’un cylindre pour aider à la pénétration du coulis de percolation jusqu’à refus.
Dans le cas d’une percolation complète de l’enrobé (application à refus), après prise et durcissement, l’enrobé percolé obtenu présente à la fois des caractéristiques d’un enrobé bitumineux et celles d’un matériau à base de liant hydraulique – résistance mécanique, tenue aux produits chimiques.
Typiquement, à l’issue de quelques jours, au maximum d’une semaine (7 jours), il est possible de circuler sur l’enrobé percolé. Selon les formulations, les performances optimales sont obtenues à l’issue de 7, 14 ou 28 jours. Dans l’attente de l’obtention de ces performances, un délai avant remise en circulation pourra être nécessaire.
Enrobés percolés
Les enrobés percolés de la présente invention présentent de bonnes performances mécaniques (voir section « Exemples », résistance à la flexion à 28 jours variant de 1,3 à 4,9 Mpa et résistance à la compression à 28 jours variant de 17,1 à 44,7 Mpa), ils sont stables (pas de sédimentation et de ressuage d’eau) et offrent une bonne résistance aux effluents acides.
Des traitements de surface complémentaires peuvent être apportés à l’enrobé percolé de la présente invention. Ainsi, un produit de cure peut être appliqué pour renforcer la résistance de l’enrobé et augmenter sa durabilité. Des peintures ou des revêtements à base de résines synthétiques peuvent également être appliqués pour apporter coloration, résistances chimiques améliorées, caractère anti-poussière accru ou rugosité adaptée.
Les enrobés percolés de la présente invention sont particulièrement adaptés pour la préparation des sols industriels ou agricoles soumis à des effluents agressifs (par exemple effluents acides), par exemple pour les sols des plateformes de stockage et de transformation de substances présentant des effluents agressifs pour les sols (papeteries, élevages, betterave sucrière…). Néanmoins, les enrobés percolés de la présente invention conviennent pour toutes les surfaces soumises à des contraintes mécaniques élevées tant en intérieur qu’en extérieur : entrepôts et magasins de stockage, aires de stockage et de manutention, parkings, voiries d’accès supportant un trafic poids lourds, zones de circulation interne à trafic plus léger mais très varié.
EXEMPLES
1. Méthodes
Caractérisation rhéologique des coulis de percolation
Détermination de la viscosité par la méthode du cône de Marsh (NF EN 445 §4.3.1)
La fluidité du coulis, exprimée en secondes, est déterminée par la mesure du temps nécessaire pour qu’une quantité de coulis (1 litre) s’écoule à travers un cône d’écoulement de dimensions données dans la norme et d’ouverture de 10 mm.
Sédimentation
La sédimentation, exprimée en pourcentage, est déterminée en mesurant à différentes échéances le volume d’eau de ressuage dans une éprouvette graduée de 100 ml.
Caractérisation des performances mécaniques
Flexion et compression (adapté de la norme NF EN 196-1)
La méthode consiste à déterminer la résistance à la compression (Rc) et la résistance à la flexion (Rf) d'éprouvettes de forme prismatique et de dimensions 40 mm x 40 mm x 160 mm. Le coulis est préparé par malaxage mécanique et coulé dans un moule. Les éprouvettes sont conservées dans leur moule en atmosphère humide pendant
24h et, après démoulage, elles sont conservées en atmosphère humide jusqu'au moment des essais de résistance. À l'âge requis, les éprouvettes sont retirées de leur milieu de conservation humide, elles sont cassées en flexion, avec détermination de la résistance en flexion puis chaque demi-prisme obtenu est soumis à l’essai de résistance à la compression.
Caractérisation des performances vis-à-vis des environnements agressifs
Essais d’immersion
La méthode consiste à immerger complétement des éprouvettes de forme prismatique et de dimensions 40 mm x 40 mm x 160 mm dans une solution donnée et de suivre dans le temps l’évolution de sa masse par pesées successives. L’immersion dans le jus de betterave est réalisée dans une solution de pH 4 à 40°C tandis que l’immersion dans l’acide acétique est réalisée dans une solution diluée à 10% à 20°C.
2. Préparation des coulis de percolation
Les coulis de percolation sont préparés par mélange des divers constituants dans les proportions indiquées dans les tableaux 1 et 2 ci-dessous.
Coulis de percolation
C1 C2 C3 C4 C5
Composant source d’aluminosilicates
% massique		 Argicem® 46,44
Argical®M1200S 13,30 8,70 9,70
Silicoline® 1,32 21,40 50,10
Silicoline® C 61 47,30
Solution alcaline activatrice
% massique		 Geosil®34417 38,54
Geosil® 14515 43,90 39 38,50 43
Eau
% massique		 12,20
Charge minérale
% massique		 Silice (filler) 1,49 21,40
Additifs
% massique		 Latex Mowilith LDM7709 2,7
Tableau 1 : Formulations des coulis de percolation C1 à C5
Coulis de percolation
C6 C7 C8 C9
Composant source d’aluminosilicates Argicem® 50,97
Argical®M1200S 12,15 12,15 10,95
Silicoline® C 44,53 44,53 40,15 1,48
Solution alcaline activatrice
%massique		 Geosil® 14515 40,49 40,49 34,67 42,28
Eau 2,55 1,22
Charge minérale Sable MI31 9,12 4,05
Additifs Latex Mowilith LDM7709 2,83 2,55
Latex Mowilith LDM6482 2,83
Tableau 2 : Formulation des coulis de percolation C6 à C9
3.Rhéologie et performances mécaniques
Les résultats des caractérisations rhéologiques et des mesures des performances mécaniques réalisées en accord avec les méthodes décrites ci-dessus sont présentés dans les tableaux 3 à 6 ci-dessous.
Viscosité des coulis C1 à C9
Cône de Marsh
(tps)
T0 T15 T30
C1 38s18 38s43 38s52
C2 1min59 2min07 2min09
C3 1min26 1min35 1min58
C4 47s47 49s90 53s97
C5 56s47 57s41 1min02
C6 5min20 5min36 5min41
C7 5min11 5min12 5min23
C8 1min12 1min13 1min13
C9 3min34 3min42 3min45
Tableau 3 : Viscosité des coulis de percolation C1 à C9
Sédimentation
Sédimentation
(%)
15’ 30’ 1h 2h
C1 0 0 0 0
C2 0 0 0 0
C3 0 0 0 0
C4 0 0 0 0
C5 0 0 0 0
C6 0 0 0 0
C7 0 0 0 0
C8 0 0 0 0
C9 0 0 0 0
Tableau 4 : Sédimentation des coulis de percolation C1 à C9
Flexion
Flexion
(Mpa)
Rf à 1 jour Rf à 3 jours Rf à 7 jours Rf à 28 jours
C1 0,8 4,3 4,8 4,9
C2 0,7 1,4 3 2,9
C3 Non mesurable 1 1,3 1,3
C4 Non mesurable 1,3 1,3 1,3
C5 0,9 1,4 1,5 1,7
C6 0,9 2,4 2,8 2,1
C7 0,9 1 1,3 2,3
C8 0,8 2,8 2,4 3,2
C9 1,6 3,4 3,8 4,9
Tableau 5 : Flexion des coulis de percolation C1 à C9
Compression
Compression
(Mpa)
Rc à 1 jour Rc à 3 jours Rc à 7 jours Rc à 28 jours
C1 16,2 25,7 32,1 32,3
C2 7,8 16 25,1 31,8
C3 Non mesurable 4,4 8,3 17,1
C4 Non mesurable 5,9 9,6 17,4
C5 5,1 10,9 18,9 23,1
C6 12,5 20,4 24,8 32,5
C7 11,7 20,7 24,0 33,2
C8 12,6 14,5 18,5 22,2
C9 35,7 42,7 41 44,7
Tableau 6 : Compression des coulis de percolation C1 à C9
4. Essais d’immersion dans différents environnements agressifs
Les essais d’immersion dans différents environnements agressifs d’acide organique (jus de betterave et acide acétique) ont permis de montrer l’insensibilité totale du produit en comparaison des solutions traditionnels de coulis prêts à l’emploi (Roadmix) et de formules de coulis « maison » optimisées, formulées avec des ciments adaptés (ciment de haut fourneau CEM III/B 42,5 N - LH/SR CE PM). Les résultats sont présentés dans les tableaux 7 et 8 ci-dessous.
Nombre de jours Roadmix Formule maison avec ciment adapté C1
0 0 0 0
5 0,35% 0,19% 0,17%
7 0,30% 0,10% -
11 -0,90% -0,90% -
13 -1,56% -1,43% 0,20%
18 -2,92% -2,25% 0,23%
69 - - 0,52%
Tableau 7 : Perte de masse en % de différents coulis dans un jus de betterave (pH 4 / 40°C)
Nombre de jours Roadmix C1 C8
0 158,6 152,2 153,1
60 134,7 151,1 151
Perte de masse -15% -0,70% -1,40%
Tableau 8 : Perte de masse en % de différents coulis dans de l’acide acétique dilué à 10% (20°C)

Claims (10)

  1. Enrobé percolé comprenant un enrobé hydrocarboné ouvert dont les vides communicants sont remplis par un géopolymère issu de l’activation d’un composant source d’aluminosilicates par une solution alcaline de silicate.
  2. Enrobé percolé selon la revendication 1 dans lequel l’enrobé hydrocarboné ouvert est un enrobé à chaud, tiède ou semi-tiède.
  3. Procédé de préparation d’un enrobé percolé comprenant les étapes de :
    (a) préparation d’un enrobé hydrocarboné ouvert comprenant des vides communicants ;
    (b) remplissage des vides communicants de l’enrobé hydrocarboné ouvert par application d’un coulis de percolation comprenant :
    - une solution alcaline de silicate,
    - un composant source d’aluminosilicates,
    - optionnellement des charges minérales,
    - optionnellement des additifs communément employés en technique routière.
  4. Procédé de préparation d’un enrobé percolé selon la revendication 3 dans lequel la solution alcaline de silicate est une solution aqueuse de silicate de sodium ou de potassium.
  5. Procédé de préparation d’un enrobé percolé selon la revendication 3 ou 4 dans lequel le composant source d’aluminosilicates est choisi parmi les métakaolins, les cendres volantes, les laitiers de haut fourneau et leurs mélanges.
  6. Procédé de préparation d’un enrobé percolé selon l’une des revendications 3 à 5 dans lequel le pourcentage de vides communicants varie de 12 à 30%, de préférence de 18 à 27%, tel que mesuré par détermination de la masse volumique apparente selon la norme EN 12697-6 (2012) ou par rayons gamma, selon la norme EN 12697-7 (2014).
  7. Procédé de préparation d’un enrobé percolé selon l’une des revendications 3 à 6 comprenant en outre l’application d’un traitement de surface.
  8. Procédé de préparation d’un enrobé percolé selon l’une des revendications 3 à 7 dans lequel l’enrobé hydrocarboné ouvert est un enrobé à chaud, tiède ou semi-tiède.
  9. Utilisation d’un enrobé percolé selon la revendication 1 ou 2 pour la préparation de sols industriels ou agricoles, de préférence des sols industriels ou agricoles soumis à des effluents agressifs.
  10. Utilisation selon la revendication 9 dans laquelle les sols industriels ou agricoles sont des sols pour plateformes de stockage et de transformation de substances libérant des effluents agressifs pour les sols.
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