LU88487A1 - Compositions for stabilizing soils and method for stabilizing soils with such a composition - Google Patents
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Description
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BREVET D'INVENTIONPATENT
auat
Luxembourg au nom de : ETABLISSEMENTS BOCAHUT s'.A.Luxembourg on behalf of: ETABLISSEMENTS BOCAHUT s'.A.
HAUT LIEUTOP LOCATION
F-59440 AVESNES SUR HELPE (Nord) FRANCEF-59440 AVESNES SUR HELPE (Nord) FRANCE
p0ur; COMPOSITION POUR LA STABILISATION DE SOLS AINSIfor; COMPOSITION FOR SOIL STABILIZATION THUS
QUE PROCEDE DE STABILISATION DE SOLS AVEC UNE TELLE COMPOSITIONTHAT METHOD OF STABILIZING SOILS WITH SUCH A COMPOSITION
BREVET D'INVENTIONPATENT
Société dite : ETABLISSEMENTS BOCAHUTCompany known as: ETABLISSEMENTS BOCAHUT
« Composition pour la stabilisation de sols ainsi que procédé de stabilisation de sols avec une telle composition »"Composition for stabilizing soils and method for stabilizing soils with such a composition"
La présente invention concerne une composition pour la stabilisation de sols, en particulier des assises de chaussées, notamment d'autoroutes.The present invention relates to a composition for stabilizing floors, in particular pavement foundations, in particular motorways.
Dans le cadre de la technique routière, la première phase de la construction d'une chaussée correspond classiquement à des travaux de terrassement effectués à l'aide d'engins spéciaux qui consistent à décaper certaines parties en relief et à récupérer des déblais qui servent à combler les trous (remblais) de manière à obtenir une surface relativement plane.In the context of road engineering, the first phase of the construction of a roadway conventionally corresponds to earthworks carried out using special machines which consist of stripping certain parts in relief and recovering spoils which are used to fill the holes (backfill) so as to obtain a relatively flat surface.
Dans le cas particulier de sols fins, humides, notamment de sols limono-sableux, il est nécessaire, avant la réalisation des couches supérieures de la chaussée, de prévoir un traitement de stabilisation permettant en particulier de conférer au sol une portance immédiate autorisant le trafic du chantier.In the particular case of fine, moist soils, in particular sandy loam soils, it is necessary, before the realization of the upper layers of the pavement, to provide a stabilization treatment allowing in particular to confer on the soil an immediate bearing capacity authorizing traffic of the site.
Cette stabilisation est classiquement obtenue grâce à la mise en oeuvre de chaux qui agit essentiellement à trois niveaux : - par apport en produit sec, - par consommation de la quantité d'eau nécessaire à l'hydratation chimique de la chaux vive en chaux éteinte, - par évaporation sous l'action de la chaleur dégagée suite au caractère exothermique de cette réaction.This stabilization is conventionally obtained thanks to the use of lime which acts essentially on three levels: - by supplying dry product, - by consumption of the quantity of water necessary for the chemical hydration of quicklime into slaked lime, - by evaporation under the action of the heat released following the exothermic nature of this reaction.
En outre, la chaux agit en floculant les argiles et donc en rendant le sol plus friable, et en hydratant les silicates et aluminates de calcium qu'il peut, le cas échéant, renfermer.In addition, lime acts by flocculating the clays and therefore by making the soil more brittle, and by hydrating the calcium silicates and aluminates which it can, if necessary, contain.
Un tel traitement n'est toutefois pas exempt d'inconvénients et doit en particulier souvent être suivi d'un traitement complémentaire, notamment au ciment de façon à obtenir une amélioration dans le temps des caractéristiques mécaniques du sol.However, such a treatment is not without drawbacks and must in particular often be followed by an additional treatment, in particular with cement so as to obtain an improvement over time in the mechanical characteristics of the soil.
Pour remédier à cet inconvénient, on a cherché conformément à l'invention, à remplacer ce traitement classique par un traitement autre, plus satisfaisant.To remedy this drawback, attempts have been made in accordance with the invention to replace this conventional treatment with another, more satisfactory treatment.
On a ainsi eu l'idée de faire appel à des cendres volantes qui correspondent à un produit disponible en grande quantité, constituant en particulier un sous-produit souvent mis au rebut de l'exploitation des centrales thermiques au fuel ou au charbon, dont l'activité en tant que centrales d'appoint semble appelée à croître dans les années à venir.We thus had the idea of using fly ash which corresponds to a product available in large quantities, constituting in particular a by-product often discarded from the operation of thermal oil or coal power plants, including l activity as back-up plants seems set to grow in the years to come.
La composition chimique des cendres volantes dépend de leur provenance : à titre d'exemple, celles-ci peuvent renfermer du carbonate de potassium, du carbonate et des phosphates de calcium et de magnésium, de la silice, du silicate d'aluminium ou encore des oxydes de fer et de manganèse.The chemical composition of fly ash depends on their origin: for example, they may contain potassium carbonate, carbonate and calcium and magnesium phosphates, silica, aluminum silicate or iron and manganese oxides.
Les cendres volantes provenant des centrales thermiques sont cependant, généralement stockées, à l'état humide pour éviter qu'elles s'envolent et contiennent, en moyenne une proportion d'humidité de l'ordre de 20 à 40 % et pouvant même parfois s'élever jusqu'à environ 55 %.Fly ash from thermal power plants is, however, generally stored in a wet state to prevent it from flying away and contains, on average, a proportion of humidity of the order of 20 to 40% and sometimes even s '' raise up to around 55%.
Cette particularité fait qu'il est nécessaire de prévoir une opération de séchage préalablement à toute mise en oeuvre.This feature makes it necessary to provide a drying operation before any implementation.
Conformément à l'invention, on a eu l'idée de réaliser cette opération, grâce à l'addition de chaux vive.In accordance with the invention, we had the idea of carrying out this operation, thanks to the addition of quicklime.
L'invention concerne par suite un'e composition pur la stabilisation de sols, en particulier des assises de chaussées, notamment d'autoroutes, caractérisée en ce qu'elle renferme en proportion pondérale entre 25 et 80 % de cendres volantes et entre 20 et 40 % de chaux.The invention therefore relates to a composition for stabilizing soils, in particular road surfaces, in particular of motorways, characterized in that it contains in weight proportion between 25 and 80% fly ash and between 20 and 40% lime.
Les cendres volantes mises en oeuvre conformément à l'invention, sont de préférence constituées par un produit provenant de centrales thermiques notamment au charbon ou au fuel et présentant une teneur en humidité comprise entre 20 et 55 %.The fly ash used in accordance with the invention is preferably constituted by a product coming from thermal power stations, in particular coal or fuel oil and having a moisture content of between 20 and 55%.
L'expérience a permis de constater que des cendres provenant de centrales thermiques au charbon telles qu'à titre d'exemple, celles provenant de la centrale thermique de Pont sur Sambre dont le constituant principal est du silicate d'aluminium permettent d'obtenir des performances particulièrement satisfaisantes.Experience has shown that ash from coal-fired power plants such as, for example, those from the Pont sur Sambre thermal power plant, the main constituent of which is aluminum silicate, makes it possible to obtain particularly satisfactory performance.
Il est à noter que la chaux est préalablement ajoutée aux cendres volantes sous forme de chaux vive ; cependant une partie de celle-ci est « consommée » pour sécher les cendres volantes humides conformément à la réaction d'hydratation chimique bien connue de la chaux vive en chaux éteinte (CaO + H=0 -> Ca(OH)2) fortement exothermique qui se produit de façon quasi immédiate pour donner un mélange doté de propriétés pouzzolaniques qui peut être assimilé à du ciment. En conséquence, lors de sa mise en oeuvre pour le traitement du sol, la chaux renfermée dans la composition se trouve sous la forme d'un mélange de chaux vive et de chaux éteinte.It should be noted that lime is previously added to fly ash in the form of quicklime; however, part of it is "consumed" to dry wet fly ash in accordance with the well-known chemical hydration reaction of quicklime to slaked lime (CaO + H = 0 -> Ca (OH) 2) highly exothermic which occurs almost immediately to give a mixture endowed with pozzolanic properties which can be assimilated to cement. Consequently, when it is used for treating the soil, the lime contained in the composition is in the form of a mixture of quicklime and slaked lime.
La composition conforme à l'invention s'avère particulièrement avantageuse pour la stabilisation de sols en particulier limono-sableux ou argileux présentant une forte teneur en humidité, de l'ordre de 22 à 24 I.The composition in accordance with the invention proves to be particularly advantageous for stabilizing soils, in particular silty-sandy or clayey soils having a high moisture content, of the order of 22 to 24 I.
En effet, dans le cas de tels sols, il est nécessaire de prévoir un double traitement tout d'abord à la chaux pour obtenir, outre la portance nécessaire, une teneur en eau homogène et optimale, puis au ciment.Indeed, in the case of such soils, it is necessary to provide a double treatment first with lime to obtain, in addition to the necessary lift, a homogeneous and optimal water content, then with cement.
Ce processus classique de stabilisation présente toutefois l'inconvénient de ne pouvoir être mis en oeuvre qu'en deux étapes, et donc d'exiger deux passages successifs, ce qui augmente dans une large mesure son prix de revient.This conventional stabilization process has the drawback, however, of being able to be implemented only in two stages, and therefore of requiring two successive passes, which greatly increases its cost price.
Or, la composition conforme à l'invention, permet, grâce à l'application de chaux et de cendres volantes, de remplacer ce traitement double par une stabilisation en une seule étape et donc pouvant être mise en oeuvre en un seul passage, ce pour un résultat au moins identique.However, the composition according to the invention allows, thanks to the application of lime and fly ash, to replace this double treatment by stabilization in a single step and therefore being able to be implemented in a single pass, for at least the same result.
Il n'est, cependant pas totalement exclu d'effectuer un prétraitement à la chaux sur ce type de sol si ce dernier ne possède pas encore les caractéristiques nécessaires pour être traité au mélange chaux/cendres.However, it is not entirely excluded to carry out a lime pretreatment on this type of soil if the latter does not yet have the characteristics necessary to be treated with the lime / ash mixture.
Conformément à une caractéristique préférentielle de l'invention, la composition renferme, en proportion pondérale, entre 25 et 45 % de cendres volantes, entre 20 et 40 % d'un mélange de chaux vive et de chaux éteinte, et entre 25 et 45 V de fines calcaires ayant une granulométrie inférieure à 80 μ.According to a preferred characteristic of the invention, the composition contains, in proportion by weight, between 25 and 45% of fly ash, between 20 and 40% of a mixture of quicklime and slaked lime, and between 25 and 45 V fine limestones with a particle size less than 80 μ.
Comme il a déjà été indiqué la chaux se trouve en fait sous la forme d'un mélange d'une part de chaux vive et d'autre part de chaux éteinte ayant déjà réagi avec l'humidité éventuellement présente dans les cendres volantes de départ.As already indicated, the lime is in fact in the form of a mixture on the one hand of quicklime and on the other hand of slaked lime which has already reacted with the humidity possibly present in the initial fly ash.
Il est toutefois impératif que la proportion de chaux vive soit suffisante pour traiter l'humidité du sol.However, it is imperative that the proportion of quicklime is sufficient to treat soil moisture.
A titre d'exemple non limitatif une composition renfermant en proportions pondérales environ 35 % de cendres volantes, environ 30 % de chaux et environ 35 % de fines s'est avérée à l'usage particulièrement satisfaisante.By way of nonlimiting example, a composition containing in weight proportions approximately 35% fly ash, approximately 30% lime and approximately 35% fines has been found to be particularly satisfactory in use.
Conformément à cette caractéristique préférentielle, une partie des cendres volantes se trouve donc remplacée par des fines calcaires (filler) qui correspondent de manière générale, à un produit de dépoussiérage se présentant en suspension et stocké en silo.In accordance with this preferred characteristic, part of the fly ash is therefore replaced by fine limestones (filler) which generally correspond to a dust removal product which is in suspension and stored in a silo.
L'ajout de ce produit permet d'obtenir une surface spécifique proche de celle du ciment.The addition of this product makes it possible to obtain a specific surface close to that of cement.
L'invention se rapporte également à un procédé de stabilisation de sols, en particulier des assises de chaussées, notamment d'autoroutes par lequel on traite le sol à stabiliser, en une seule étape, avec la composition décrite ci-dessus.The invention also relates to a process for stabilizing floors, in particular pavement foundations, in particular motorways, by which the ground to be stabilized is treated, in a single step, with the composition described above.
Conformément à une autre caractéristique de ce procédé, on traite le sol à stabiliser en épandant la composition sur le sol et en le malaxant sur une hauteur d'environ 30 cm.According to another characteristic of this process, the soil to be stabilized is treated by spreading the composition on the ground and kneading it over a height of approximately 30 cm.
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