OA11693A - Process for the manufacture of a cementitious composition for the treatment of materials with a high clay content, a cementitious composition intended for these materials and a treated scale. - Google Patents
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Abstract
Description
1 116 93 L’invention concerne un procédé de fabrication d’unecomposition cimentaire destinée au traitement de matériaux à forteteneur en argile, une composition cimentaire destinée à de telsmatériaux et une grave traitée. Ils sont plus particulièrement 5 adaptés à la réalisation d’un ouvrage horizontal par exemple uneroute avec des sols latéritiques.The invention relates to a method of manufacturing a cementitious composition for the treatment of materials with strongeteneureur clay, a cementitious composition for suchmaterials and a serious treated. They are more particularly suitable for the realization of a horizontal structure for example uneroute with lateritic soils.
Pour préciser et définir cette invention:To clarify and define this invention:
On désigne par “ ciment(s) courant(s) ’’ les liants hydrauliquesde l'art antérieur, par exemple ceux qui sont définis dans la norme 10 française NF P 15-301 de juin 1994.The term "cement (s) current (s)" means the hydraulic binders of the prior art, for example those defined in the French standard NF P 15-301 of June 1994.
On désigne par “ grave traitée ” tout mélange de compositioncimentaire et de granulats utilisable pour des constructionsindépendamment de la granulométrie de ces derniers.The term "treated gravel" designates any mixture of food composition and aggregates that can be used for constructions irrespective of the granulometry of the latter.
Les concentrations sont exprimées en rapport de poids ou de15 masse du composant concerné par rapport à la masse totale du produit, composition cimentaire ou grave traitée selon les cas. L’invention concerne un procédé de fabrication d’unecomposition cimentaire obtenue à partir d'un ciment courant. Ceciment qui, lui, est plus particulièrement destiné à la construction 20 de bâtiments, est rendu utilisable de manière très efficace pour letraitement de sols ou sables argileux destinés à la constructiond’ouvrages horizontaux, tels que des routes, pistes ou autres voiesde circulation ou de stationnement.The concentrations are expressed as the weight or mass ratio of the component concerned relative to the total mass of the product, a cementitious or a serious composition treated according to the case. The invention relates to a method of manufacturing a cementitious composition obtained from a common cement. This cement, which is more particularly intended for the construction of buildings, is rendered very efficiently used for the treatment of soils or clayey sands intended for the construction of horizontal structures, such as roads, tracks or other routes of traffic or traffic. parking.
Comme sols naturellement argileux on peut citer les sols 25 limoneux d’Europe et des sols tels que les latérites ou graveleuxlatéritiques d’Afrique où d’Asie. Ces sols contiennent desconcentrations variables < d’argile. La composition cimentaire del’invention permet de les utiliser, dans de bonnes conditionséconomiques, pour la construction de routes, de plates-formes 30 industrielles ou maritimes, de parkings ou de soubassements debâtiment. A ce jour, on utilise pour ce type de construction, du cimentcourant fabriqué par broyage de clinker de ciment, cuit encimenterie, avec éventuellement des additifs tels que ceux produits 35 par les hauts fourneaux, des fillers calcaires et des pouzzolanes. 2 υ s g jAs naturally clayey soils there may be mentioned European loam soils and soils such as laterites or gravelly laterites from Africa or Asia. These soils contain varying concentrations of clay. The cementitious composition of the invention makes it possible to use them, under good economic conditions, for the construction of roads, industrial or maritime platforms, parking lots or basements of building. To date, cementitious material produced by grinding cement clinker is used for this type of construction, cooked with cement, possibly with additives such as those produced by blast furnaces, calcareous fillers and pozzolans. 2 υ s g j
Lors du broyage, on ajoute souvent un peu de gypse oud'anhydrite, au taux maximum de 3% en poids, pour réguler la prisedu ciment.During grinding, a small amount of gypsum or anhydrite is often added, at the maximum rate of 3% by weight, to regulate the setting of the cement.
Ces ciments sont élaborés pour fabriquer des mortiersd’assemblage des pierres ou encore pour fabriquer des coulis,mortiers ou bétons de ciment dans lesquels la concentration enciment est supérieure à 10% par rapport au poids des agrégats.These cements are made to manufacture mortars for assembling stones or for making grouts, mortars or cement concretes in which the concentration of the cement is greater than 10% in relation to the weight of the aggregates.
Dans l'industrie de construction des routes, pour des raisonséconomiques, il est nécessaire de développer et d’améliorer destechniques permettant la réalisation de graves traitées à faibleconcentration de ciment. Ces contraintes économiques sontaccentuées dans des pays d’Afrique ou d’Asie et plusparticulièrement dans certains d’entre eux où l’on rencontre dessols argileux, latérites ou graveleux latéritiques.In the road building industry, for economic reasons, it is necessary to develop and improve techniques that allow for the realization of severe treated with weak cement concentration. These economic constraints are accentuated in African or Asian countries, and more particularly in some of them where there are clayey, laterite or lateritic gravels.
Or, il a été constaté que les ciments facilement disponiblespratiquement en n’importe quel point du globe, élaborésprincipalement pour le bâtiment et le béton, contenant beaucoup deciment par rapport aux agrégats (plus de 10%), avec des agrégatsgénéralement exempts de fractions argileuses, ne donnent pas derésultat satisfaisant lorsqu’ils sont utilisés à un dosage plus faibleque 10%.However, it has been found that the cements readily available practically anywhere in the world, developed mainly for building and concrete, containing a great deal of decay with respect to aggregates (more than 10%), with aggregates generally free of clay fractions, do not give a satisfactory result when used at a dosage lower than 10%.
Par ailleurs, lorsqu’on utilise une faible concentration deciment courant, par exemple de 3 à 6%, pour-traiter des latérites ougraveleux latéritiques d’Afrique, qui sont des matériaux contenantparfois 20 à 25% d’argile, les performances mécaniques obtenuessur le mélange restent d“un niveau modeste et parfois insuffisantpour construire des routes à la fois économiques et durables.On the other hand, when using a low current concentration, for example from 3 to 6%, to treat laterite grained laterites of Africa, which are materials containing 20 to 25% clay, the mechanical performance obtained on the The mix remains modest and sometimes insufficient to build both economic and sustainable roads.
On a donc cherché comment améliorer la qualité desouvrages réalisés dans de telles conditions tout en utilisant pourl’essentiel les matériaux disponibles sur place, dans leur forme etleur composition. L’invention concerne ainsi un procédé d’obtention d’unecomposition cimentaire destinée au traitement de matériaux à forteteneur en argile, réalisée à partir d’un ciment courant dans lequelon ajoute à du ciment courant, de 1 à 15% en masse d’un additif 3 υ«93 choisi dans l’ensemble formé par la famille de la chaux et la familledu sulfate de calcium.We have therefore sought to improve the quality of the works produced in such conditions while essentially using the materials available on site, in their form and composition. The invention thus relates to a process for obtaining a cementitious composition for the treatment of clay-bearing materials, made from a common cement in which is added to the current cement, from 1 to 15% by weight of a additive 3 υ "93 selected from the set formed by the family of lime and the family of calcium sulfate.
Dans un premier mode de réalisation, l’additif est mélangé auciment courant directement après broyage. 5 Selon un autre mode de réalisation, l’additif, sous la forme d’une poudre, est répandu sur le sol indépendamment du ciment.In a first embodiment, the additive is mixed with the current directly after grinding. According to another embodiment, the additive, in the form of a powder, is spread on the soil independently of the cement.
Il est aussi intéressant, que l’additif soit ajouté sur unchantier, dans une centrale, en même temps que l’on mélange unciment courant à un extrait de sol. 10 Conformément à un dernier mode de réalisation de ce procédé, l’additif est mélangé au ciment courant avant broyage.It is also interesting that the additive is added on an exchange, in a power station, at the same time as a current is mixed with an extract of soil. According to a last embodiment of this process, the additive is mixed with the current cement before grinding.
Le but de l’invention est aussi de proposer une compositioncimentaire destinée au traitement de matériaux à forte teneur enargile, composition obtenue à partir d’un ciment courant, 15 permettant d’obtenir des caractéristiques mécaniques supérieures.The object of the invention is also to provide a food composition for the treatment of materials with a high clay content, a composition obtained from a common cement, making it possible to obtain superior mechanical characteristics.
Le but de l’invention est atteint par une compositioncimentaire destinée au traitement de matériaux à forte teneur enargile et qui comporte, en masse, de 85 à 99% de ciment courant etde 1 à 15% d’un additif choisi dans l’ensemble formé par la famille 20 de la chaux et la famille du sulfate de calcium.The object of the invention is achieved by a food composition for the treatment of materials with a high clay content and which comprises, by mass, 85 to 99% of current cement and 1 to 15% of an additive selected from the group consisting of by the family of lime and the family of calcium sulphate.
En effet, il a été découvert que si l’on ajoute à un cimentcourant, soit pendant sa fabrication, par co-broyage, soit tout desuite après le broyage, soit plus tard, soit encore sur le chantierlors du mélange du sol avec le ciment ou lors du mélange du sol et 25 du ciment, une quantité supplémentaire de gypse et/ou d’anhydriteou bien de la chaux, vive ou éteinte, dans des proportionscomprises entre 1% et 15% en poids, on obtient une résistancebien supérieure à celle obtenue avec des mélanges courants. Deplus, le coût de cette composition cimentaire est acceptable en 30 regard des avantages qu’il procure.Indeed, it has been discovered that if it is added to a cementcourant, either during its manufacture, by co-grinding, or all after-milling, or later, or still on the site when mixing the soil with cement or when mixing the soil and the cement, an additional amount of gypsum and / or anhydrite or lime, live or extinguished, in proportions of between 1% and 15% by weight, a higher strength is obtained than obtained with common mixtures. In addition, the cost of this cementitious composition is acceptable in view of the benefits it provides.
Dans différents modes de réalisation de l’invention, présentant chacun des avantages spécifiques, cette compositioncimentaire présente les caractéristiques suivantes:In different embodiments of the invention, each having specific advantages, this food composition has the following characteristics:
Si l’additif appartient à la famille du sulfate de calcium, sa 35 teneur totale en composés sulfatiques est supérieure à 5%. 4 11 6 9 3If the additive belongs to the calcium sulphate family, its total sulphate compound content is greater than 5%. 4 11 6 9 3
Si l’additif est de la chaux, la quantité ajoutée est depréférence comprise entre. 1 et 10% en poids.If the additive is lime, the amount added is preferably between. 1 and 10% by weight.
Le terme "chaux" désigne ici, aussi bien la chaux vive : CaO,la chaux éteinte : Ca(OH)2, le mélange de chaux éteinte et de 5 chaux hydratée, que certaines chaux industrielles plus ou moinspures (chaux de carbure, etc...). Ce sont, pour l’essentiel, cesproduits qui constituent la “ famille de la chaux ’’.The term "lime" refers here to both quicklime: CaO, slaked lime: Ca (OH) 2, the mixture of slaked lime and 5 hydrated lime, that some industrial lime more or less pure (lime carbide, etc. ...). These are essentially those products that make up the "lime family".
Si l’additif est du sulfate de calcium, l’apport en “ sulfate decalcium ” peut être obtenu par ajout de gypse (sulfate de calcium 10 dihydrate CaSO4, 2H2O), d’anhydrite (sulfate de calcium CaSO4),ou d’un mélange de gypse et d’anhydrite qui se trouve très souventdans les extractions naturelles. Cet ajout peut encore être fait sousforme de gypses résiduaires provenant de certaines industries(titanogypse, phosphogypse, borogypse, etc...), ou de certains 15 mélanges industriels contenant les produits ci-dessus ainsi qu’unpeu de plâtre (sulfate de calcium hémihydrate : CaSC>4, 0,5 H2O).Ce sont, pour l'essentiel, ces produits qui constituent la “ famille dusulfate de calcium ”, L’invention concerne également une grave traitée ayant une 20 teneur en composition cimentaire, en masse, inférieure à 10% dontla composition cimentaire est conforme aux définitions donnéesplus haut.If the additive is calcium sulfate, the addition of "sulfate decalcium" can be obtained by adding gypsum (calcium sulfate dihydrate CaSO4, 2H2O), anhydrite (calcium sulfate CaSO4), or a a mixture of gypsum and anhydrite, which is very often found in natural extractions. This addition can be made in the form of residual gypsum from certain industries (titanogypsum, phosphogypsum, borogypsum, etc.), or certain industrial mixtures containing the above products, as well as a little plaster (calcium sulphate hemihydrate). CaSC> 4, 0.5 H2O). These are essentially those products which constitute the "family of calcium sulphate". The invention also relates to a treated graft having a cementitious composition content, by mass, less than 10% whose cement composition complies with the definitions given above.
Dans différents modes de réalisation de l’invention,présentant chacun des avantages spécifiques, cette grave traitée 25 présente les caractéristiques suivantes : la grave est apportée sous forme de latérite ou de graveleux latéritique, sa teneur en argilé, en masse, est supérieure à 10%.In various embodiments of the invention, each having specific advantages, this serious treatment has the following characteristics: the grave is provided in the form of laterite or lateritic gravelly, its clay content, by mass, is greater than 10 %.
La présente invention concerne donc une composition 30 cimentaire plus efficace lorsqu’elle est utilisée avec des matériauxargileux particulièrement pour construire des ouvrages tels que desroutes, des plates-formes et des parkings. On peut aussi utilisercette composition cimentaire pour fabriquer des parpaings pourconstruire des maisons. 5 1)695The present invention thus relates to a more effective cementitious composition when used with clay materials particularly for constructing works such as roads, platforms and car parks. You can also use this cementitious composition to make blocks to build houses. 5 1) 695
La démarche ayant conduit à l’invention est contraire auxidées reçues. En effet, il est traditionnellement admis que la chauxest un élément plutôt nocif pour faire des bétons durables, car lachaux, d’une part, se retrouve emprisonnée dans le béton et 5 empêche, selon la loi de Gibbs, la formation d’espèces plusintéressantes sur le plan de la résistance, telles que la géhlénitehydratée, d’autre part, elle est lessivable par les eaux de pluie etfinit par se carbonater à l’air, ce qui affaiblit le béton.The approach leading to the invention is contrary to the ideas received. Indeed, it is traditionally accepted that lime is a rather harmful element for making durable concretes, because lachaux, on the one hand, is trapped in concrete and prevents, according to Gibbs' law, the formation of more interesting species. In terms of resistance, such as gehlenitehydrate, on the other hand, it is leachable by rainwater and eventually carbonates in the air, which weakens the concrete.
Or il a été trouvé que le ciment, pour avoir une efficacité 10 améliorée, surtout lorsqu’il est présent à une faible concentrationet avec des sols argileux, doit contenir un peu de chaux ou desulfate de calcium.However, it has been found that cement, to have improved efficiency, especially when it is present at a low concentration and with clay soils, must contain some lime or calcium sulphate.
Certes, on utilise couramment du sulfate de calcium dans lesciments, cela est, par exemple, explicité dans la norme NF P 15- 15 301 citée plus haut. Toutefois, jusqu’à présent, le sulfate de calcium n’était utilisé qu’à faible dose et servait exclusivement àréguler la prise du ciment. Il était admis que des concentrationsélevées de sulfate de calcium entraînent la formation du sel deCandlot (trisulfoaluminate de calcium hydraté) qui est un sel 20 expansif susceptible de faire éclater les bétons hydrauliques etdoivent donc être évitées. C’est donc indépendamment de ce qui était connu avantl’invention, et même à l’encontre de ces connaissances, qu’fl a étéconstaté que dans certaines conditions et particulièrement avec les 25 sols argileux, tels que latérites, on obtient de meilleuresrésistances des graves tràitées aux liants hydrauliques en utilisantdes compositions cimentaires selon l’invention, et ceci sans lesinconvénients décrits ci-avant.Admittedly, calcium sulphate is commonly used in foods, this is, for example, explained in the standard NF P 15-301 mentioned above. However, until now, calcium sulphate was only used at low doses and was used exclusively to regulate the setting of cement. It was recognized that high concentrations of calcium sulphate result in the formation of Candlot salt (hydrated calcium trisulfoaluminate) which is an expansive salt which can burst hydraulic concretes and should therefore be avoided. It is therefore independently of what was known before the invention, and even against this knowledge, that it has been found that under certain conditions and particularly with clay soils, such as laterites, better resistances are obtained. severe treats to hydraulic binders using cementitious compositions according to the invention, and this without the disadvantages described above.
Les Figures 1 à 4 représentent quatre diagrammes montrant 30 les résultats obtenus avec des compositions cimentaires selonl’invention ou respectivement obtenues par mise en œuvre desprocédés selon l’invention.Figures 1 to 4 show four diagrams showing the results obtained with cement compositions according 1'invention or respectively obtained by implementationprocédes according to the invention.
Les propriétés de la composition cimentaire de l’invention ontété prouvées et sont représentées sur les figures où la résistance 6 H6S3 en fendage Rtb d’échantillons, mesurée selon la méthodenormalisée NF P 18 408, est exprimée en Mégapascal (MPa)The properties of the cementitious composition of the invention have been proved and are represented in the figures in which the resistor 6 H6S3 splitting Rtb of samples, measured according to the standardized method NF P 18 408, is expressed in megapascal (MPa)
La Figure 1 représente la résistance en fendage, en fonctiondu temps, d'échantillons réalisés conformément à l’invention, 5 comparés à un échantillon témoin en faisant varier la quantité degypse ajoutée à un ciment courant. Le gypse est ajouté à des tauxrespectivement de 3 et 5% en poids pour obtenir deux échantillonsconformes à la composition cimentaire selon l’invention. Leséchantillons sont comparés à un troisième échantillon, appelé 10 échantillon témoin réalisé avec un ciment courant.Figure 1 shows the splitting resistance, as a function of time, of samples made in accordance with the invention, compared to a control sample by varying the amount of gypsum added to a common cement. The gypsum is added at a rate of 3% and 5% by weight respectively to obtain two samples conforming to the cementitious composition according to the invention. Samples are compared to a third sample, referred to as a control sample made with a common cement.
Sur une période d’environ 70 jours, on remarque que pendant une première phase d’environ 10 jours, la résistance en fendageRtb augmente approximativement de la même façon pour les troiséchantillons. Après dix ou quinze jours environ, les différences 15 deviennent significatives. Ainsi, les échantillons a contenant 3% degypse et b contenant 5% de gypse atteignent après 70 jours desrésistances au fendage de l’ordre de 0,50 MPa alors quel’échantillon témoin n’atteint même pas 0,40 MPa.Over a period of about 70 days, it is noted that during a first phase of about 10 days, the splitting resistance Rtb increases approximately in the same way for the three samples. After about ten or fifteen days, the differences become significant. Thus, the samples containing 3% degypsum and b containing 5% of gypsum reach, after 70 days, splitting resistances of the order of 0.50 MPa, whereas the control sample does not even reach 0.40 MPa.
La Figure 2 montre les résultats de mesures obtenues en 20 faisant varier la quantité de chaux et ici encore, un échantillontémoin a été réalisé avec un ciment courant, deux échantillons ontété réalisés avec la composition cimentaire améliorée par ajout,respectivement de 5% (échantillon b) et de 10% (échantillon c) enpoids de chaux. On constate que, après une trentaine de jours, 25 l’augmentation de la résistance en fendage Rtb est plus forte pourFigure 2 shows the results of measurements obtained by varying the amount of lime and here again, a sample was made with a common cement, two samples were made with cementitious composition improved by addition, respectively 5% (sample b ) and 10% (sample c) in weight of lime. It is found that after 30 days the increase in the splitting resistance Rtb is greater for
I les échantillons b et c, réalisé conformément à l’invention que pourl’échantillon témoin a. Ainsi, après soixante-dix jours, l’échantillonb atteint une résistance en fendage Rtb de l’ordre de 0,52 MPa etl’échantillon c une valeur d’environ 0,45 MPa, alors que 30 l’échantillon témoin a n'a atteint qu’une valeur d’environ 0,38 MPa.Samples b and c, produced according to the invention for the control sample a. Thus, after seventy days, the sample reaches a splitting resistance Rtb of the order of 0.52 MPa and the sample c a value of about 0.45 MPa, while the control sample has no effect. has reached a value of about 0.38 MPa.
La Figure 3 montre la résistance d’une grave traitée préparée avec une composition cimentaire améliorée par ajout de gypse, enfonction du taux de gypse après un temps variable de prise(respectivement de 14, 28, 60 et 16Ù jours). 7 1169 3Figure 3 shows the resistance of a treated treated prepared with an improved cementitious composition by adding gypsum, depending on the rate of gypsum after a variable setting time (respectively 14, 28, 60 and 16Ù days). 7 1169 3
De manière complémentaire, la Figure 4 représente larésistance d’une grave traitée préparée avec une compositioncimentaire améliorée par ajout de gypse en fonction du temps deprise, pour différents taux de gypse ajouté (respectivement de 4, 6, 5 8, 10 et 12% pour les échantillons b à f).In a complementary manner, FIG. 4 represents the resistance of a treated treatment prepared with an improved food composition by addition of gypsum as a function of time of use, for different levels of added gypsum (respectively 4, 6, 8, 10 and 12% for samples b to f).
On constate, sur l’ensemble de ces mesures, l'améliorationsignificative apportée à la résistance mécanique des gravestraitées par l’utilisation des compositions cimentaires conformes àl’invention. Selon les exemples présentés, les compositions 10 cimentaires améliorées selon l’invention comprenant 5% d’ajoutsoit de gypse, soit de chaux éteinte, apportent au même âge unerésistance mécanique en traction supérieure de 20 à 25% parrapport au ciment courant. Ceci permet d’obtenir des gravestraitées plus résistantes. Sur le plan économique, l’utilisation d’une 15 composition cimentaire selon l’invention permet de réduire le coûtpour une même résistance.On all these measures, the significant improvement in the mechanical strength of the treated substrates is observed by the use of the cement compositions according to the invention. According to the examples presented, the improved cementitious compositions according to the invention comprising 5% additions of gypsum, or of slaked lime, bring to the same age a mechanical tensile strength greater than 20 to 25% compared with the current cement. This makes it possible to obtain more serious treats. On the economic level, the use of a cementitious composition according to the invention makes it possible to reduce the cost for the same resistance.
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