WO1996002479A1 - Method for agglomerating a powdered or particulate material to form a solid composite material - Google Patents

Method for agglomerating a powdered or particulate material to form a solid composite material Download PDF

Info

Publication number
WO1996002479A1
WO1996002479A1 PCT/FR1995/000938 FR9500938W WO9602479A1 WO 1996002479 A1 WO1996002479 A1 WO 1996002479A1 FR 9500938 W FR9500938 W FR 9500938W WO 9602479 A1 WO9602479 A1 WO 9602479A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
charge
polymer
ionic polymer
polyacid
carbonate
Prior art date
Application number
PCT/FR1995/000938
Other languages
French (fr)
Inventor
Christian Perrin
Hervé Farge
Original Assignee
Gti Process
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gti Process filed Critical Gti Process
Publication of WO1996002479A1 publication Critical patent/WO1996002479A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/28Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing organic polyacids, e.g. polycarboxylate cements, i.e. ionomeric systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/46Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C04B41/48Macromolecular compounds
    • C04B41/483Polyacrylates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/14Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
    • C09K17/18Prepolymers; Macromolecular compounds
    • C09K17/20Vinyl polymers
    • C09K17/22Polyacrylates; Polymethacrylates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00612Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as one or more layers of a layered structure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00637Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 as glue or binder for uniting building or structural materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00732Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for soil stabilisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00844Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for electronic applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/74Underwater applications

Definitions

  • the subject of the invention is a method for the aggregation of a pulverulent or particulate material, of variable particle size with a view to constituting a composite solid material.
  • composite materials often result from the combination of organic resins and mineral solids to obtain materials with new properties in which the mineral solids are embedded in the resin.
  • the invention therefore more particularly aims to eliminate all these drawbacks while solving the problems mentioned above.
  • the above-mentioned monomer may replace water to constitute the polar organic solvent.
  • the polymer used may consist of an ionic polymer (ionomer or polyal enoate), that is to say polymers having covalent bonds between constituents of long chain molecules and available ionic bonds.
  • ionic polymer soluble and having a high affinity for water, can therefore be used in a humid environment and, therefore, is suitable for the abovementioned applications. It has a correct setting time and hardening, that is to say not too short to allow a good impregnation and not too long to avoid too great a dispersion of the product.
  • the reaction temperature of this polymer remains within the limits of ambient temperature.
  • This charge may in particular comprise oxides, carbonates, mineral silicates and / or glass ionomers.
  • the polymer must be macromolecular and contain at least two reactive acid sites per chain.
  • the basic mineral + polyelectrolyte (macromolecule) assembly must form, after reaction, crosslinked ionic polymers therefore insoluble in water.
  • an acrylic polyacid it will be a metallic polyacrylate.
  • This polymer may be obtained from monomers which may consist of acids having at least one double bond, and also, more generally, from soluble co onomers in water, the respective homopolymers of which are also soluble in the proportion used.
  • monomers which may consist of acids having at least one double bond, and also, more generally, from soluble co onomers in water, the respective homopolymers of which are also soluble in the proportion used.
  • the combination of these different monomers then makes it possible to act appreciably on the characteristics of the final material.
  • the following monomers can be used, separately or in combination:
  • Acids - acrylic acid
  • the viscosity of the polymer is linked to its molar mass and to the level of dry extract used. This viscosity will be chosen only according to the use and the impregnation faculty and will result from a compromise, in fact:
  • the reactivity of the polymer-filler mixture depends on the crystalline or vitreous nature of the solid:
  • the setting is of the order of 15 minutes but the average strength is obtained from 24 hours. Cohesion improves with time, the maximum being obtained after 7 to 8 days.
  • the invention applies in a particularly advantageous manner to the treatment of soils or sub-soils, and in particular sandy underwater bottoms, for example with a view to placing foundation or anchor piles.
  • the polymer reacts with the carbonate compounds which are present and forms a network which traps the non-reactive elements which are present in the charge, such as, for example, silica aggregates.
  • the impregnation of the charge with an ionic polymer solution having a percentage of dry extracts sufficient to obtain good aggregation is carried out satisfactorily, and over a large volume thanks to a simple punctual injection of this solution.
  • the coulis of The ionic polymers used have a viscosity of less than 2m Pa.s and can penetrate the soil without modifying its structure. This viscosity is much lower than that of resinous grouts which is much higher than 2.5 and that of sodium silicate grouts.
  • Grouting in the form of three-dimensional molecular structures takes place thanks to the chemical reaction of the ionic polymer with the carbonate grains, forming a multiplicity of intergranular bonds.
  • a rearrangement of the granular structure is thus obtained at the same time as the reduction of the pore volume by the product (of lower modulus than that of the grains), with bridging between grains at the level of the contact zones.
  • the duration of this reaction is of the order of 24 hours, at the end of which the resistance is seen to stabilize around an average value, for example 3.5 MPa.
  • the intergranular space is filled with product which does not react chemically and gives rise to the formation, within the sample, of a plastic structure.
  • the resistance of the filler after treatment can be assessed at the time of injection by measuring the carbon dioxide released during the polymer-calcium carbonate reaction.
  • the release of CO 2 produced by the injection should be measured, which is representative of the intensity of the reaction and therefore of the importance of the formation of intergranular bonds.
  • This determination of the CO 2 as well as the measurement of the temperature variation within the load also makes it possible to determine the setting time.
  • the method according to the invention comprises a prior step of injecting carbonated material (cement).
  • FIG. 1 is a schematic representation illustrating the principle of grafting with crosslinking in the case of a reaction between a polyacid and the OH radicals available in a material;
  • Figure 2 illustrates the principle of crosslinking resulting from a reaction between a water-soluble monomer and a polyacid (capable of reacting with a material as shown in Figure 1);
  • FIG. 3 is a photo obtained with an electron microscope illustrating the coating of the grains and the filling of the voids in a charge composed of natural carbonates with a diameter of the order of 130 ⁇ m;
  • FIG. 4 is a photo obtained with an electron microscope illustrating the smooth and microgrenuous appearance of the injected ionic polymer, in the case where the carbonates have a diameter of the order of 0.6 to 1.6 mm;
  • FIG. 5 illustrates the grain-polymer border for carbonates with a diameter of the order of 130 ⁇ m;
  • Figure 6 is a view similar to that of Figure 5 but with a higher magnification
  • Figures 7 to 9 illustrate with increasing magnifications a grain breaking process.
  • the basic principle of the present invention consists in reacting the free carboxylic groups on the polyacid chains with metal oxides or, more generally, inorganic oxides having hydroxyl groups (OH sites) which are available on or in most materials.
  • polyacid chains are indicated by solid lines having ramifications, formed by free carboxylic groups COOH, which are grafted onto the OH sites present on the grains G of a mineral solid by returning water H20.
  • the acid-base type reaction can be demonstrated by infrared spectrometry; the COOH-acid groups are gradually converted into COO- groups: the band at 1700 cm -1 (COOH acid group) decreases in favor of two massifs at 1540-1600 cm-1 and 1400-1410 cm- (COO group "), the nature of the bond varying according to the mineral solid used:
  • FIG. 2 illustrates the principle of crosslinking obtained by reinforcing a network of the type of that of FIG. 1 with a monomer soluble in water and in the polyacid, typically Poly N Methylol Metacrylamide.
  • the change in rigidity after injection comes from the creation of an interpenetrating network resulting from the reaction of the ionic polymer with carbonate elements and, possibly, a monomer, this network thus trapping in a sort of cage the non-reactive elements, grains of silica or even clay.
  • Figures 3 to 9 show photos taken with an electron microscope during a study which made it possible to identify qualitative results concerning the quality of the attachment of the polymer (binder) to a carbonate sand and to obtain information on the mode of rupture of a sample of carbonate sand having undergone an injection of polyacid.
  • the sample shown in Figure 3 was taken from the interior surface (obtained by sawing) of an injected sample.
  • This photo shows a correct coating of the grains and a good filling of the voids.
  • Figure 4 appear the two aspects of the product: the smooth appearance of the amorphous polymer located between the grains, and the micrograined and finely cellular appearance resulting from the chemical reaction.
  • This photo also shows the porous nature of the sample.
  • Figures 5 and 6 show the boundary of a grain on which the polymer was fixed. There is a certain continuity where the distinction between the grain and the polymer product is not clear, which shows the good adhesion of the polymer on the grain.
  • the chemical reaction produced a grain / polymer interpenetration.
  • FIGS. 7 to 9 show, at the rupture surface of a sample of natural carbonates with a particle size of 0.6 to 1.6 mm, a rupture in the mass of the grain.
  • the stresses due to the crushing of the sample during the simple compression test caused, not the separation of the polymer from the surface of the grain, but a breakage of the latter in an area close to its periphery.
  • the invention is not limited to underwater treatment for the subsequent driving in of anchor piles or even to similar treatments such as stabilizing dunes by the sea or even vases in estuaries.
  • this process could be used in particular for the repair and reinforcement of structures usable in the building.
  • a particularly advantageous application of the method according to the invention relates to the production of partition panels, or even of walls, having a sandwich structure comprising a central core made of insulating and economical material disposed between two rigid walls.
  • the production of the walls can be obtained simply by impregnating the lateral faces of the insulating core with a polyacid optionally copolymerized with a compatible monomer.
  • the impregnation may be carried out by spraying, for example with a spray gun, the polyacid and the monomer.
  • these can be produced in molds with pouring or injection of the polyacid and any monomer, in order to obtain perfectly smooth walls.
  • the simultaneous projection of the filler and the polyacid onto a mold or a support can also be envisaged.
  • the invention also applies to the surface reinforcement of a structure made of a material including carbonates such as hydraulic concrete.
  • the ionic polymer can be spread by brush or by spraying on the surface of the structure. Thanks to its fluidity, the polymer not only permeates the powdery surface layer of the concrete but penetrates deep into the latter, due to its porosity. The suppression of the pulverence is therefore obtained by blocking the sulphates and the residual carbonates and their anchoring in the depth of the impregnation.
  • the concrete thus treated can receive a coating product such as paint or panel glue.
  • the method according to the invention is particularly suitable for solving the problem of the degradation of stones of monuments or works of art due in large part to the surface transformation of the stones into water-soluble sulfates.
  • the surface treatment can consist of an in situ spraying of very liquid products compatible with ambient humidity. Solidification of the surface of the stone which has become powdery is obtained: this treatment is particularly suitable for sculpted parts of works for which any mechanical action liable to deteriorate the sculptures is prohibited.
  • the invention also applies to the production of solid bodies possibly obtained by molding from different aggregates, for example powders or metallic pellets, oxidized at the surface and chosen according to the properties which it is desired to obtain, for example thermal, sound, electrical, etc. insulation properties
  • solid bodies possibly obtained by molding from different aggregates, for example powders or metallic pellets, oxidized at the surface and chosen according to the properties which it is desired to obtain, for example thermal, sound, electrical, etc. insulation properties
  • the foaming then comes from the creation of carbon dioxide and / or hydrogen.
  • the molding operation can be obtained by filling the mold with aluminum powder and then spraying the upper face of the mold with the ionic polymer solution, until a total impregnation of the powder is obtained.
  • the cold agglomeration process of metal powders or shot can consist of the first phase of sintering.
  • this process can also lead to the production of a coating layer on a surface that one wants to protect, or even decorate.
  • the surface composition of the grains here comprises an inner layer of oxide AI2O3 followed by a monohydrate (ALOOH), and an outer layer formed by a trihydrate (A1 (0H) 3) which reacts normally with the polyacid .
  • the layer With the hydroxylated monomer (20% by weight) catalyzed, the layer is hard after 6 hours and insoluble after 48 hours. Adhesion to ceramic, which is quite variable, remains to be studied.
  • the expansion is much more limited with pores of the order of one millimeter and the presence of bubbles. (Typically a central bubble). Immersed after 10 hours, the test tube appears to be on the verge of solubility. After 48 hours, it is insoluble.
  • Another particularly interesting application of the method according to the invention consists in the production of technical ceramics: This involves agglomerating mixtures of oxides having very high specific surfaces (100 to 200 m 2 per gram). The binders are then removed by heating to 400 ° C. and then crystallization is then carried out between 800 ⁇ C and 1200 ⁇ C. Because the amount of copolymer (20% by weight, dry value) of the test piece before removal of the binders is much lower than that of the organic binders (resins) usually used (50% to 60%), the shrinkage phenomena are considerably reduced, which therefore constitutes an important advantage of the invention.
  • the tests consisted in intimately mixing the copolymer and the fiber, then compressing the paste obtained to obtain a substantially homogeneous "pancake", then eliminating the residual liquid.
  • test tubes After 30 minutes, the test tubes are still flexible, but there is a sparkle in the ear. After 40 minutes, the test pieces are hard. The immersion tests for 3 days show that the network is well constituted.
  • the reaction is complete in 5 hours and an acidic polymer of molecular weight close to 50,000 by weight is obtained.
  • 300 cc of ethyl alcohol and 700 cc of water are introduced into a reactor which is brought to 60 ⁇ C. Then gradually introduced 1000 cc of an acrylic acid-ethyl acrylate mixture (75/25) catalyzed with 1% benzoyl peroxide to which 0.5 cc of Lauryl Mercaptan is added as a transfer agent.
  • a copolymer with a mass close to 100,000 by weight is obtained.
  • This solution is heated and maintained at 80 ° C and stirred continuously.
  • Solution 1 765 g of distilled water with 152 g of isopropanol and 423 g of acrylic acid.
  • Solution 2 460 g of distilled water with 20 g of ammonium peroxodisulfate.
  • the temperature does not exceed 85 e C.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Macromonomer-Based Addition Polymer (AREA)

Abstract

A method wherein a feedstock consisting of a powdered and/or particulate material with a variable particle size is impregnated with a solution of a polyelectrolyte that is capable of being chemically combined with at least one of the components of the feedstock. The polyelectrolyte may be an ionic polymer having covalent bonds between long-chain molecule components and the available ionic bonds. The method is particularly suitable for producing readily mouldable solid bodies or consolidating loose earth in situ.

Description

PROCEDE POUR L'AGREGATION D'UNE MATIERE PULVERULENTE OUPROCESS FOR THE AGGREGATION OF A PULVERULENT MATERIAL OR
PARTICULAIRE. EN VUE DE LA CONSTITUTION D'UN MATERIAUPARTICULAR. WITH A VIEW TO THE CONSTITUTION OF A MATERIAL
SOLIDE COMPOSITE.SOLID COMPOSITE.
L'invention a pour objet un procédé pour l'agrégation d'une matière pulvérulente ou particulaire, de granulométrie variable en vue de la constitution d'un matériau solide composite.The subject of the invention is a method for the aggregation of a pulverulent or particulate material, of variable particle size with a view to constituting a composite solid material.
Elle a plus particulièrement pour but, mais non exclusivement, la réalisation de corps solides facilement moulables ou même la consolidation "in situ" de sols mouvants tels que, par exemple, des sols sableux dans lesquels on désire mettre en place des pieux de fondation ou d'ancrage.It aims more particularly, but not exclusively, the realization of easily moldable solid bodies or even the consolidation "in situ" of moving soils such as, for example, sandy soils in which one wishes to put in place foundation piles or anchor.
D'une façon générale, on sait que les matériaux composites résultent souvent de l'association de résines organiques et de solides minéraux pour obtenir des matériaux aux propriétés nouvelles dans lesquels les solides minéraux se trouvent enrobés dans la résine.In general, it is known that composite materials often result from the combination of organic resins and mineral solids to obtain materials with new properties in which the mineral solids are embedded in the resin.
Leur réalisation implique donc une opération de mélange des deux produits, en tenant compte de leur compatibilité chimique et des propriétés rheologiques de la résine (viscosité). En pratique, on constate qu'on atteint rapidement les limites d'enrobage qui sont fonction de la surface spécifique et donc de la granulométrie de la charge. En outre, il existe souvent une incompatibilité physico- chimique entre les différents éléments du composite qui nuit à la cohésion du produit.Their production therefore involves an operation of mixing the two products, taking into account their chemical compatibility and the rheological properties of the resin (viscosity). In practice, it can be seen that the coating limits are quickly reached, which are a function of the specific surface and therefore of the particle size of the charge. In addition, there is often a physico-chemical incompatibility between the different elements of the composite which affects the cohesion of the product.
En vue d'obtenir des matériaux composites, on a également cherché à réaliser des jonctions chimiques entre la charge minérale et des composés organiques en profitant notamment des groupes hydroxyles (sites OH) ou bien des oxydes métalliques présents dans la charge même dans le cas où ils sont considérés comme des impuretés.With a view to obtaining composite materials, attempts have also been made to make chemical junctions between the mineral filler and organic compounds by taking advantage in particular of hydroxyl groups (OH sites) or else of the metal oxides present in the filler even in the case where they are considered as impurities.
D'autres solutions proposées exploitent un phénomène de greffage d'un solvant organique réactif à la charge, en particulier d'un solvant réactif possédant une double liaison permettant une polymérisation.Other solutions proposed exploit a phenomenon of grafting a reactive organic solvent to the charge, in particular a reactive solvent having a double bond allowing polymerization.
Toutefois, dans de nombreux cas et, en particulier, dans le cas où 1On veut effectuer une agrégation en milieu extérieur naturel, en surface, voire même en immersion, la présence de ces solvants et l'énergie mise en jeu au cours de la réaction (température) posent des problèmes insurmontables : physiques, chimiques, économiques, de pollution, ...However, in many cases and, in particular, in the case where we want to carry out aggregation in a natural external medium, on the surface, or even in immersion, the presence of these solvents and the energy involved during the reaction. (temperature) pose insurmountable problems: physical, chemical, economic, pollution, ...
Par ailleurs, il est notamment connu que la polymérisation des monomères requiert des conditions de température et d'humidité assez précises qui ne peuvent être obtenues que dans des environnements maîtrisés, par exemple en étuve.Furthermore, it is notably known that the polymerization of the monomers requires fairly precise temperature and humidity conditions which can only be obtained in controlled environments, for example in an oven.
Ces polymérisations sont incomplètes quand elles ne sont pas exécutées dans de bonnes conditions, avec un taux de monomère résiduel libre variable d'une opération à l'autre, ce taux pouvant être relativement élevé (par exemple de l'ordre de 10 %). Il est clair que ce monomère se diffusera dans le milieu ambiant, notamment dans le sol et, s'il est toxique, pourra polluer les nappes phréatiques. Tel est le cas des résines couramment injectées dans les sols actuellement (polyester acrylamine) .These polymerizations are incomplete when they are not carried out under good conditions, with a level of free residual monomer which varies from one operation to another, this rate possibly being relatively high (for example of the order of 10%). It is clear that this monomer will diffuse in the ambient environment, in particular in the ground and, if it is toxic, could pollute the water tables. This is the case of the resins commonly injected into soils today (polyester acrylamine).
Ces monomères injectés de même que les coulis de ciment présentent l'inconvénient de faire leur prise au bout d'un laps de temps limité. En conséquence, la prise risque de s'effectuer dans les outils d'injection ou même avant d'atteindre la zone souhaitée.These injected monomers, as well as the cement slurries, have the drawback of setting after a limited period of time. As a result, the setting may take place in the injection tools or even before reaching the desired area.
L'invention a donc plus particulièrement pour but de supprimer tous ces inconvénients tout en résolvant les problèmes précédemment évoqués.The invention therefore more particularly aims to eliminate all these drawbacks while solving the problems mentioned above.
Elle propose d'utiliser, non plus un monomère, comme précédemment, mais un polymère réalisé dans de bonnes conditions industrielles par exemple en réacteur, ce polymère étant un polyélectrolyte polymérisable dans 1'eau ou dans des solvants polaires et convenablement choisi de manière à pouvoir se combiner chimiquement avec 1'un des constituants de la charge (qui devient donc complémentaire), et/ou avec un monomère soluble dans l'eau et dans le polymère et susceptible à la fois de s'homopolymériser et de réagir sur le polymère de manière à obtenir un réseau ramifié.It proposes to use, no longer a monomer, as above, but a polymer produced under good industrial conditions, for example in a reactor, this polymer being a polyelectrolyte polymerizable in water or in polar solvents and suitably chosen so as to be able to chemically combine with one of the constituents of the filler (which therefore becomes complementary), and / or with a monomer soluble in water and in the polymer and capable of both homopolymerizing and of reacting on the polymer of so as to obtain a branched network.
Eventuellement, le susdit monomère pourra remplacer l'eau pour constituer le solvant organique polaire.Optionally, the above-mentioned monomer may replace water to constitute the polar organic solvent.
Avantageusement, le polymère utilisé pourra consister en un polymère ionique, (ionomère ou polyal énoate), c'est- à-dire des polymères ayant des liaisons covalentes entre des constituants de molécules à longue chaîne et des liaisons ioniques disponibles. Ce polymère ionique, soluble et présentant une grande affinité à l'eau, est donc utilisable en milieu humide et, de ce fait, convient pour les applications précitées. Il présente un temps de prise et un durcissement corrects, c'est-à-dire pas trop court pour permettre une bonne imprégnation et pas trop long pour éviter une trop grande dispersion du produit. En outre, la température de réaction de ce polymère reste comprise dans les limites de la température ambiante.Advantageously, the polymer used may consist of an ionic polymer (ionomer or polyal enoate), that is to say polymers having covalent bonds between constituents of long chain molecules and available ionic bonds. This ionic polymer, soluble and having a high affinity for water, can therefore be used in a humid environment and, therefore, is suitable for the abovementioned applications. It has a correct setting time and hardening, that is to say not too short to allow a good impregnation and not too long to avoid too great a dispersion of the product. In addition, the reaction temperature of this polymer remains within the limits of ambient temperature.
La réaction entre le polymère ionique et la charge est de type acide-base engendrant des résidus de réaction essentiellement composés de gaz carbonique C02 et d'eau, (pour ce qui concerne une réaction avec des carbonates) .The reaction between the ionic polymer and the charge is of the acid-base type generating reaction residues essentially composed of carbon dioxide CO 2 and water, (as regards a reaction with carbonates).
Il importe donc que la charge se comporte comme une base et soit decomposable par l'acide. Cette charge pourra notamment comprendre des oxydes, des carbonates, des silicates minéraux et/ou des verres ionomères.It is therefore important that the filler behaves like a base and is decomposable by acid. This charge may in particular comprise oxides, carbonates, mineral silicates and / or glass ionomers.
Pour obtenir un matériau cohérent, le polymère devra être macromoléculaire et comporter au moins deux sites acides réactifs par chaîne. L'ensemble minéral basique + polyélectrolyte (macromolécule) doit former, après réaction, des polymères ioniques réticulés donc non solubles dans l'eau. Typiquement, avec un polyacide acrylique, il s'agira d'un polyacrylate métallique.To obtain a coherent material, the polymer must be macromolecular and contain at least two reactive acid sites per chain. The basic mineral + polyelectrolyte (macromolecule) assembly must form, after reaction, crosslinked ionic polymers therefore insoluble in water. Typically, with an acrylic polyacid, it will be a metallic polyacrylate.
Ce polymère (polyélectrolyte polymérisé dans l'eau ou dans des solvants polaires) pourra être obtenu à partir de monomères pouvant consister en des acides possédant au moins une double liaison, et également, d'une façon plus générale, à partir de co onomères solubles dans l'eau dont les homopolymères respectifs sont également solubles dans la proportion utilisée. La combinaison de ces différents monomères permet alors d'agir sensiblement sur les caractéristiques du matériau final. Ainsi, par exemple, les monomères suivants pourront être utilisés, séparément ou en combinaison :This polymer (polyelectrolyte polymerized in water or in polar solvents) may be obtained from monomers which may consist of acids having at least one double bond, and also, more generally, from soluble co onomers in water, the respective homopolymers of which are also soluble in the proportion used. The combination of these different monomers then makes it possible to act appreciably on the characteristics of the final material. Thus, for example, the following monomers can be used, separately or in combination:
Acides : - acide acrylique,Acids: - acrylic acid,
- acide méthacrylique,- methacrylic acid,
- acide formique,- formic acid,
- acide itaconique.- itaconic acid.
Comonomères : (non acides)Comonomers: (non-acidic)
- acrylates hydroxylés,- hydroxylated acrylates,
- méthacrylates hydroxylés,- hydroxylated methacrylates,
- acrylate d'éthyle diglycol,- ethyl acrylate diglycol,
- acrylate d'éthyle, - méthacrylate de méthyle (dans de faibles proportions).- ethyl acrylate, - methyl methacrylate (in small proportions).
La viscosité du polymère est liée à sa masse molaire et au taux d'extrait sec utilisé. Cette viscosité sera choisie uniquement en fonction de l'utilisation et de la faculté d'imprégnation et résultera d'un compromis, en effet :The viscosity of the polymer is linked to its molar mass and to the level of dry extract used. This viscosity will be chosen only according to the use and the impregnation faculty and will result from a compromise, in fact:
- la cohérence du matériau final est d'autant plus importante que l'extrait sec utilisé est élevé, - la diffusion du polymère dans la charge est d'autant moins élevée que le taux d'extraits secs utilisés dans la solution est important.- the consistency of the final material is all the more important as the dry extract used is high, - the diffusion of the polymer in the load is all the less high as the rate of dry extracts used in the solution is important.
Par ailleurs, la réactivité du mélange polymère-charge, donc son temps de prise, dépend de la nature cristalline ou vitreuse du solide : Ainsi, pour les sables carbonates (sables marins), la prise est de l'ordre de 15 minutes mais la solidité moyenne est obtenue à partir de 24 heures. La cohésion s'améliore avec le temps, le maximum étant obtenu après 7 à 8 jours.Furthermore, the reactivity of the polymer-filler mixture, therefore its setting time, depends on the crystalline or vitreous nature of the solid: Thus, for carbonate sands (sea sands), the setting is of the order of 15 minutes but the average strength is obtained from 24 hours. Cohesion improves with time, the maximum being obtained after 7 to 8 days.
Comme précédemment mentionné, l'invention s'applique d'une façon particulièrement avantageuse au traitement de sols ou de sous-sols, et notamment des fonds sous-marins sableux par exemple en vue de la mise en place de pieux de fondation ou d'ancrage.As previously mentioned, the invention applies in a particularly advantageous manner to the treatment of soils or sub-soils, and in particular sandy underwater bottoms, for example with a view to placing foundation or anchor piles.
En effet, cette solution s'avère chimiquement compatible avec le milieu ambiant et, en particulier, avec :Indeed, this solution proves to be chemically compatible with the ambient medium and, in particular, with:
a) L'eau de mer : la réaction polymère-charge ne s'opère qu'en présence d'eau. On constate que cette réaction se produit également dans une eau de mer dont la teneur en chlorure de sodium est d'environ 35 grammes par litre.a) Seawater: the polymer-filler reaction only takes place in the presence of water. It is found that this reaction also takes place in seawater, the sodium chloride content of which is approximately 35 grams per liter.
La nature de la charge : il s'agit de formations carbonatées compressibles pouvant comprendre :The nature of the filler: these are compressible carbonate formations which may include:
b) Les sables carbonates à grains grossiers et à forte compressibilité, de teneur en Ca C O3 supérieure à 10 %, qu'ils soient : - non cimentés,b) The coarse-grained carbonate sands with high compressibility, of Ca C O3 content greater than 10%, whether they are: - not cemented,
- à cémentation modulaire,- modular case-hardening,
- à cémentation répartie en couches peu épaisses alternant avec des niveaux non cimentés,- case hardening distributed in thin layers alternating with non-cemented levels,
- des matériaux à grains fins carbonates, - des formations carbonatées cimentées.- fine-grained carbonate materials, - cemented carbonate formations.
Dans tous ces cas, le polymère réagit avec les composés carbonates qui se trouvent présents et constitue un réseau qui emprisonne les éléments non réactifs qui se trouvent dans la charge, tels que, par exemple, les granulats de silice.In all these cases, the polymer reacts with the carbonate compounds which are present and forms a network which traps the non-reactive elements which are present in the charge, such as, for example, silica aggregates.
Sur le plan physique, on constate que l'imprégnation de la charge par une solution de polymère ionique présentant un pourcentage d'extraits secs suffisants pour obtenir une bonne agrégation, s'effectue de façon satisfaisante, et sur un volume important grâce à une simple injection ponctuelle de cette solution. En fait, les coulis de polymères ioniques utilisés présentent une viscosité inférieure à 2m Pa.s et peuvent pénétrer dans le sol sans en modifier la structure. Cette viscosité est très inférieure à celle des coulis résineux qui est très supérieure à 2,5 et à des coulis de silicate de sodium.On the physical level, it can be seen that the impregnation of the charge with an ionic polymer solution having a percentage of dry extracts sufficient to obtain good aggregation, is carried out satisfactorily, and over a large volume thanks to a simple punctual injection of this solution. In fact, the coulis of The ionic polymers used have a viscosity of less than 2m Pa.s and can penetrate the soil without modifying its structure. This viscosity is much lower than that of resinous grouts which is much higher than 2.5 and that of sodium silicate grouts.
La prise du coulis sous forme de structures moléculaires tridimensionnelles a lieu grâce à la réaction chimique du polymère ionique avec les grains carbonates en formant une multiplicité de liaisons intergranulaires.Grouting in the form of three-dimensional molecular structures takes place thanks to the chemical reaction of the ionic polymer with the carbonate grains, forming a multiplicity of intergranular bonds.
On obtient ainsi un réarrangement de la structure granulaire en même temps que la réduction du volume des pores par le produit (de module plus faible que celui des grains), avec pontage entre grains au niveau des zones de contact.A rearrangement of the granular structure is thus obtained at the same time as the reduction of the pore volume by the product (of lower modulus than that of the grains), with bridging between grains at the level of the contact zones.
Bien entendu, tant que la réaction chimique se poursuit, le nombre de liaisons ainsi que la résistance augmentent. La durée de cette réaction est de l'ordre de 24 heures, au terme de laquelle on voit la résistance se stabiliser autour d'une valeur moyenne, par exemple de 3,5 MPa.Of course, as long as the chemical reaction continues, the number of bonds as well as the resistance increases. The duration of this reaction is of the order of 24 hours, at the end of which the resistance is seen to stabilize around an average value, for example 3.5 MPa.
L'expérience montre que les meilleures résistances obtenues sont celles concernant une charge contenant les pourcentages de carbonates les plus élevés, et présentant les grains carbonates les plus fins, de manière à noyer les grains non carbonates au sein d'une structure rigidifiée par l'injection.Experience shows that the best resistances obtained are those concerning a filler containing the highest percentages of carbonates, and having the finest carbonate grains, so as to drown the non-carbonate grains within a structure stiffened by the injection.
Les essais ont montré qu'il est possible d'envisager l'injection de polymères ioniques dans des sables, en vue de les consolider, même si ces derniers ne sont pas fortement carbonates. Il est également possible de traiter des sables non carbonates du tout à condition d'effectuer préalablement des apports en carbonates. Les courbes contrainte-déformation, en fonction du pourcentage de carbonate, qui ont été obtenues font apparaître deux tendances contradictoires : 1'accroissement de ce pourcentage entraîne non seulement une augmentation de la résistance à la compression simple et du module tangent mais également de la déformation à la rupture. Ceci provient du fait qu'une augmentation du pourcentage en carbonates se traduit par un déficit en éléments fins, déficit comblé par le produit polymère qui, moins raide que les grains de sable, confère à l'échantillon un comportement moins fragile.Tests have shown that it is possible to envisage injecting ionic polymers into sands, with a view to consolidating them, even if the latter are not strongly carbonated. It is also possible to treat non-carbonate sands at all provided that carbonates are added beforehand. The stress-strain curves, as a function of the percentage of carbonate, which have been obtained reveal two contradictory trends: the increase in this percentage leads not only to an increase in the resistance to simple compression and to the tangent modulus, but also to the deformation at the breakup. This is due to the fact that an increase in the percentage of carbonates results in a deficit in fine elements, deficit made up by the polymer product which, less stiff than the grains of sand, gives the sample a less fragile behavior.
Les essais de résistance en fonction de la granulométrie font apparaître un comportement de type fragile pour les échantillons fins et un comportement quelque peu plastique pour les échantillons de granulométrie plus grossière. Ceci tient au fait que :The resistance tests as a function of the particle size reveal a behavior of the fragile type for the fine samples and a somewhat plastic behavior for the samples of coarser particle size. This is because:
- l'espace intergranulaire dans les échantillons fins est faible, le nombre de contacts intergranulaires dû, d'une part, à la finesse des grains et, d'autre part, au nombre plus important des liaisons chimiques, en est responsable,- the intergranular space in fine samples is small, the number of intergranular contacts due, on the one hand, to the fineness of the grains and, on the other hand, to the larger number of chemical bonds, is responsible for it,
- lorsque les grains sont plus gros, l'espace intergranulaire est rempli de produit ne réagissant pas chimiquement et donnant lieu à la formation, au sein de l'échantillon, d'une structure plastique.- when the grains are larger, the intergranular space is filled with product which does not react chemically and gives rise to the formation, within the sample, of a plastic structure.
La résistance de la charge après traitement peut être évaluée au moment de l'injection grâce à la mesure du dioxyde de carbone dégagée lors de la réaction polymère- carbonate de calcium.The resistance of the filler after treatment can be assessed at the time of injection by measuring the carbon dioxide released during the polymer-calcium carbonate reaction.
A cet effet, il convient de mesurer le dégagement de C02 produit par l'injection, lequel est représentatif de 1'intensité de la réaction et donc de l'importance de la formation des liaisons intergranulaires. Cette détermination du C02 ainsi que la mesure de la variation de température au sein de la charge permettent en outre de déterminer le temps de prise.To this end, the release of CO 2 produced by the injection should be measured, which is representative of the intensity of the reaction and therefore of the importance of the formation of intergranular bonds. This determination of the CO 2 as well as the measurement of the temperature variation within the load also makes it possible to determine the setting time.
Comme précédemment mentionné, dans le cas où l'on désire traiter une charge inerte vis-à-vis du polymère ionique, le procédé selon l'invention comprend une étape préalable d'injection de matière (ciment) carbonatée.As previously mentioned, in the case where it is desired to treat an inert filler with respect to the ionic polymer, the method according to the invention comprises a prior step of injecting carbonated material (cement).
Le principe mis en oeuvre par le procédé selon l'invention sera décrit plus en détail ci-après, avec référence aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels :The principle implemented by the method according to the invention will be described in more detail below, with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting example, in which:
La figure 1 est une représentation schématique illustrant le principe du greffage avec réticulation dans le cas d'une réaction entre un polyacide et les radicaux OH disponibles dans un matériau ;FIG. 1 is a schematic representation illustrating the principle of grafting with crosslinking in the case of a reaction between a polyacid and the OH radicals available in a material;
La figure 2 illustre le principe d'une réticulation résultant d'une réaction entre un monomère soluble dans l'eau et un polyacide (susceptible de réagir avec un matériau de la façon indiquée sur la figure 1) ;Figure 2 illustrates the principle of crosslinking resulting from a reaction between a water-soluble monomer and a polyacid (capable of reacting with a material as shown in Figure 1);
La figure 3 est une photo obtenue au microscope électronique illustrant un enrobage des grains et le remplissage des vides dans une charge composée de carbonates naturels de diamètre de l'ordre de 130 μm ;FIG. 3 is a photo obtained with an electron microscope illustrating the coating of the grains and the filling of the voids in a charge composed of natural carbonates with a diameter of the order of 130 μm;
La figure 4 est une photo obtenue au microscope électronique illustrant l'aspect lisse et microgrenu du polymère ionique injecté, dans le cas où les carbonates ont un diamètre de l'ordre de 0,6 à 1,6 mm ; La figure 5 illustre la frontière grain- polymère pour des carbonates de diamètre de l'ordre de 130 μm ;FIG. 4 is a photo obtained with an electron microscope illustrating the smooth and microgrenuous appearance of the injected ionic polymer, in the case where the carbonates have a diameter of the order of 0.6 to 1.6 mm; FIG. 5 illustrates the grain-polymer border for carbonates with a diameter of the order of 130 μm;
La figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 5 mais avec un grossissement plus important ;Figure 6 is a view similar to that of Figure 5 but with a higher magnification;
Les figures 7 à 9 illustrent avec des grossissements allant en croissant un processus de rupture du grain.Figures 7 to 9 illustrate with increasing magnifications a grain breaking process.
Comme précédemment mentionné, le principe de base de la présente invention consiste à faire réagir les groupes carboxyliques libres sur les chaînes de polyacide avec des oxydes métalliques ou, plus généralement, d'oxydes inorganiques présentant des groupes hydroxylés (sites OH) qui sont disponibles sur ou dans la plupart des matériaux.As previously mentioned, the basic principle of the present invention consists in reacting the free carboxylic groups on the polyacid chains with metal oxides or, more generally, inorganic oxides having hydroxyl groups (OH sites) which are available on or in most materials.
Dans 1 'exemple représenté sur la figure 1, les chaînes de polyacide sont indiquées par des traits continus présentant des ramifications, formées par des groupes carboxyliques libres COOH, qui viennent se greffer sur les sites OH présents sur les grains G d'un solide minéral en restituant de l'eau H20.In the example shown in FIG. 1, the polyacid chains are indicated by solid lines having ramifications, formed by free carboxylic groups COOH, which are grafted onto the OH sites present on the grains G of a mineral solid by returning water H20.
La réaction de type acide-base peut être mise en évidence par spectrométrie infrarouge ; les groupes COOH- acides sont progressivement convertis en groupes COO- : la bande à 1700 cm-1 (groupe acide COOH) diminue au profit de deux massifs à 1540-1600 cm-1 et 1400-1410 cm- (groupe COO"), la nature de la liaison variant selon le solide minéral utilisé :The acid-base type reaction can be demonstrated by infrared spectrometry; the COOH-acid groups are gradually converted into COO- groups: the band at 1700 cm -1 (COOH acid group) decreases in favor of two massifs at 1540-1600 cm-1 and 1400-1410 cm- (COO group "), the nature of the bond varying according to the mineral solid used:
- le sodium, le calcium, le magnésium et le zinc formant des sels ioniques simples, - l'aluminium, le fer et le cuivre formant des sels à caractère partiellement covalent.- sodium, calcium, magnesium and zinc forming simple ionic salts, - aluminum, iron and copper forming partially covalent salts.
Par ailleurs, on constate la formation de complexes ou de chélates. Le rôle essentiel des ions est de réticuler les chaînes de polymères de manière à obtenir une matrice de polymères ioniques qui lie les particules minérales n'ayant pas réagi.Furthermore, there is the formation of complexes or chelates. The essential role of the ions is to crosslink the polymer chains so as to obtain an ionic polymer matrix which binds the unreacted mineral particles.
La figure 2 illustre le principe de la réticulation obtenue en renforçant un réseau du type de celui de la figure 1 par un monomère soluble dans l'eau et dans le polyacide, typiquement du Poly N Méthylol Métacrylamide.FIG. 2 illustrates the principle of crosslinking obtained by reinforcing a network of the type of that of FIG. 1 with a monomer soluble in water and in the polyacid, typically Poly N Methylol Metacrylamide.
Dans ce cas, en plus des liaisons polyacide/matériau, on obtient une homopolymérisation du monomère ainsi qu'une réaction de ce dernier sur le polyacide de type :In this case, in addition to the polyacid / material bonds, homopolymerization of the monomer is obtained as well as a reaction of the latter on the polyacid of the type:
Ri COOH + R2 CH2 OH - Ri COO - CH2 R2 + H2θRi COOH + R2 CH2 OH - Ri COO - CH2 R2 + H2θ
Des essais effectués à l'aide d'un monomère acrylique hydroxylé tel que le Mono Méthacrylate d'Ethylène Glycol, ont permis d'obtenir des résultats similaires.Tests carried out using a hydroxylated acrylic monomer such as Ethylene Glycol Mono Methacrylate, have made it possible to obtain similar results.
Dans ces différents exemples, la modification de rigidité après l'injection provient de la création d'un réseau interpénétré provenant de la réaction du polymère ionique avec des éléments carbonates et, éventuellement, un monomère, ce réseau emprisonnant ainsi dans une sorte de cage les éléments non réactifs, grains de silice ou même d'argile.In these different examples, the change in rigidity after injection comes from the creation of an interpenetrating network resulting from the reaction of the ionic polymer with carbonate elements and, possibly, a monomer, this network thus trapping in a sort of cage the non-reactive elements, grains of silica or even clay.
Les figures 3 à 9 montrent des photos prises au microscope électronique au cours d'une étude qui a permis de dégager des résultats de type qualitatif concernant la qualité de l'accrochage du polymère (liant) sur un sable carbonate et d'obtenir des informations sur le mode de rupture d'un échantillon de sable carbonate ayant subi une injection de polyacide.Figures 3 to 9 show photos taken with an electron microscope during a study which made it possible to identify qualitative results concerning the quality of the attachment of the polymer (binder) to a carbonate sand and to obtain information on the mode of rupture of a sample of carbonate sand having undergone an injection of polyacid.
Pour être observés, les échantillons représentés sur les figures 3 à 9 ont été préalablement séchés, métallisés à 1'or puis passés sous vide pendant une période supérieure à 24 heures.To be observed, the samples represented in FIGS. 3 to 9 were previously dried, metallized with gold and then placed under vacuum for a period greater than 24 hours.
La faible cohésion physique des échantillons injectés, due à leur grande porosité, a souvent provoqué des phénomènes de charge très gênants pour l'observation, ce qui a conduit, dans beaucoup de cas, à limiter le grossissement du microscope.The low physical cohesion of the injected samples, due to their large porosity, often caused very troublesome loading phenomena for observation, which led, in many cases, to limit the magnification of the microscope.
D'une façon plus précise, l'échantillon représenté figure 3 a été prélevé sur la surface intérieure (obtenue par sciage) d'un échantillon injecté. Cette photo montre un enrobage correct des grains et un bon remplissage des vides. Sur la figure 4 apparaissent les deux aspects du produit : l'aspect lisse du polymère amorphe situé entre les grains, et l'aspect microgrenu et finement alvéolaire résultant de la réaction chimique. Cette photo montre aussi le caractère poreux de l'échantillon.More specifically, the sample shown in Figure 3 was taken from the interior surface (obtained by sawing) of an injected sample. This photo shows a correct coating of the grains and a good filling of the voids. In Figure 4 appear the two aspects of the product: the smooth appearance of the amorphous polymer located between the grains, and the micrograined and finely cellular appearance resulting from the chemical reaction. This photo also shows the porous nature of the sample.
Les figures 5 et 6 par exemple, représentent la limite d'un grain sur lequel est venu se fixer le polymère. Il existe une certaine continuité où la distinction entre le grain et le produit polymère n'est pas nette, ce qui montre la bonne adhérence du polymère sur le grain. La réaction chimique a produit une interpénétration grain/polymère.Figures 5 and 6 for example, show the boundary of a grain on which the polymer was fixed. There is a certain continuity where the distinction between the grain and the polymer product is not clear, which shows the good adhesion of the polymer on the grain. The chemical reaction produced a grain / polymer interpenetration.
Les figures 7 à 9 montrent, à la surface de rupture d'un échantillon de carbonates naturels de granulométrie de 0,6 à 1,6 mm, une rupture dans la masse du grain. Les efforts dus à l'écrasement de l'échantillon lors de l'essai de compression simple ont provoqué, non pas le décollement du polymère de la surface du grain, mais une cassure de ce dernier dans une zone proche de sa périphérie.FIGS. 7 to 9 show, at the rupture surface of a sample of natural carbonates with a particle size of 0.6 to 1.6 mm, a rupture in the mass of the grain. The stresses due to the crushing of the sample during the simple compression test caused, not the separation of the polymer from the surface of the grain, but a breakage of the latter in an area close to its periphery.
L'observation généralisée de l'échantillon révèle une combinaison des trois types de rupture suivants :General observation of the sample reveals a combination of the following three types of rupture:
- décollement du polymère de la surface du grain,- separation of the polymer from the surface of the grain,
- rupture dans la masse du polymère,- break in the mass of the polymer,
- rupture des grains de carbonates.- breaking of carbonate grains.
Toutefois, il y a prépondérance d'un type de rupture par rapport aux autres en fonction de la granulométrie du sable et des dimensions moyennes des grains.However, there is a preponderance of one type of failure compared to the others depending on the grain size of the sand and the average grain dimensions.
Pour une granulométrie fine pour laquelle les grains sont plus rapprochés et les contacts intergranulaires sont plus abondants, une fissure prenant naissance dans le produit se propage alors difficilement au sein de l'échantillon. Dans ce cas, du fait que la surface spécifique est importante, les contacts intergranulaires sont renforcés et la cohésion de l'échantillon s'en trouve améliorée. Dans ces conditions, la rupture généralisée de l'échantillon doit vraisemblablement être le fait de la rupture des grains, ce qui implique une résistance à la compression simple importante.For a fine particle size for which the grains are closer together and the intergranular contacts are more abundant, a crack originating in the product then hardly spreads within the sample. In this case, because the specific surface is large, the intergranular contacts are reinforced and the cohesion of the sample is improved. Under these conditions, the generalized rupture of the sample must probably be due to the rupture of the grains, which implies a high resistance to simple compression.
Cependant, pour des échantillons plus grossiers (0 = 2 à 4 mm), les observations font apparaître des pores plus gros et un décollement du liant plus visible. Les fissures prenant naissance dans la matrice du produit, du fait des dislocations provoquées par l'échantillon, n'ont aucune difficulté à se propager au sein de ce dernier. La rupture totale de l'échantillon est alors obtenue par la séparation des grains.However, for coarser samples (0 = 2 to 4 mm), observations show larger pores and more visible separation of the binder. Cracks arising in the product matrix, due to dislocations caused by the sample, have no difficulty in propagating within the latter. Total rupture of the sample is then obtained by separation of the grains.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas au traitement de fond sous-marin en vue de l'enfoncement ultérieur de pieux d'ancrages ou même à des traitements similaires tels que la stabilisation des dunes en bordure de mer ou même des vases dans les estuaires.Of course, the invention is not limited to underwater treatment for the subsequent driving in of anchor piles or even to similar treatments such as stabilizing dunes by the sea or even vases in estuaries.
Elle s'applique en effet, d'une façon plus générale, à la transformation, par injection ou par arrosage, des caractéristiques mécaniques d'un matériau plus ou moins pondéreux en un conglomérat rigide ou semi-rigide, étant entendu que ce procédé se limite aux milieux dont au moins un composant est basique et est susceptible de réagir avec un polymère ionique ou même un milieu dans lequel on a préalablement ajouté un carbonate.It applies in fact, more generally, to the transformation, by injection or spraying, of the mechanical characteristics of a more or less heavy material into a rigid or semi-rigid conglomerate, it being understood that this process is limit to media of which at least one component is basic and is capable of reacting with an ionic polymer or even a medium in which a carbonate has previously been added.
A titre d'exemple, ce procédé pourra être utilisé notamment pour la réparation et le renforcement de structures utilisables dans le bâtiment.By way of example, this process could be used in particular for the repair and reinforcement of structures usable in the building.
Dans ce domaine technique, une application particulièrement avantageuse du procédé selon l'invention concerne la réalisation de panneaux de cloisons, voire même de murs, présentant une structure sandwich comportant une âme centrale réalisée en matériau isolant et économique disposée entre deux parois rigides. Dans ce cas, la réalisation des parois peut être obtenue simplement en effectuant une imprégnation des faces latérales de l'âme isolante avec un polyacide éventuellement copolymérisé avec un monomère compatible. Dans le cas où la réalisation du panneau ou du mur est réalisée in situ, l'imprégnation pourra être réalisée par une projection, par exemple au pistolet, du polyacide et du monomère. Par contre, dans le cas de panneaux préfabriqués, ceux-ci pourront être réalisés dans des moules avec coulage ou injection du polyacide et du monomère éventuel et ce, afin d'obtenir des parois parfaitement lisses.In this technical field, a particularly advantageous application of the method according to the invention relates to the production of partition panels, or even of walls, having a sandwich structure comprising a central core made of insulating and economical material disposed between two rigid walls. In this case, the production of the walls can be obtained simply by impregnating the lateral faces of the insulating core with a polyacid optionally copolymerized with a compatible monomer. In the case where the production of the panel or of the wall is carried out in situ, the impregnation may be carried out by spraying, for example with a spray gun, the polyacid and the monomer. On the other hand, in the case of prefabricated panels, these can be produced in molds with pouring or injection of the polyacid and any monomer, in order to obtain perfectly smooth walls.
La projection simultanée de la charge et du polyacide sur un moule ou un support peut être également envisagée. L'invention s'applique également au renforcement superficiel d'un ouvrage réalisé en un matériau incluant des carbonates tel que du béton hydraulique. Dans ce cas, le polymère ionique pourra être étalé à la brosse ou par pulvérisation sur la superficie de l'ouvrage. Grâce à sa fluidité, le polymère imprègne non seulement la couche superficielle, pulvérulente du béton mais pénètre en profondeur dans ce dernier, en raison de sa porosité. On obtient donc la suppression de la pulvérulence par blocage des sulfates et des carbonates résiduels et leur ancrage dans la profondeur de l'imprégnation.The simultaneous projection of the filler and the polyacid onto a mold or a support can also be envisaged. The invention also applies to the surface reinforcement of a structure made of a material including carbonates such as hydraulic concrete. In this case, the ionic polymer can be spread by brush or by spraying on the surface of the structure. Thanks to its fluidity, the polymer not only permeates the powdery surface layer of the concrete but penetrates deep into the latter, due to its porosity. The suppression of the pulverence is therefore obtained by blocking the sulphates and the residual carbonates and their anchoring in the depth of the impregnation.
Le béton ainsi traité pourra recevoir un produit de revêtement tel que de la peinture ou de la colle à panneaux.The concrete thus treated can receive a coating product such as paint or panel glue.
Les résultats obtenus au cours des essais effectués sur les bétons hydrauliques résultent notamment du fait que ces derniers possèdent dans leur masse et en surface de nombreux oxydes métalliques libres et des carbonates qui, par définition, favorisent le phénomène de réticulation de manière à obtenir les avantages suivants :The results obtained during the tests carried out on hydraulic concretes result in particular from the fact that the latter have in their mass and on the surface many free metal oxides and carbonates which, by definition, favor the phenomenon of crosslinking so as to obtain the advantages following:
- blocage des carbonates, - blocage des particules pulvérulentes en surface,- blocking of carbonates, - blocking of powdery particles on the surface,
- accrochage amélioré des peintures et autres enduits et ciments sur les sites du copolymère restant disponible.- improved adhesion of paints and other coatings and cements on the sites of the copolymer remaining available.
Ces résultats ont été confirmés par des essais d'accrochage d'un ciment frais au cours desquels six éprouvettes de béton de 200 x 200 x 40 mm ont été testées, la moitié ayant été traitée au pinceau par imprégnation du copolymère et séchée pendant 24 heures. Une couche de 20 mm d'épaisseur de ciment hydraulique standard a été appliquée sur les deux parties puis laissée au séchage pendant quatre semaines. Des essais de décollement au burin ont été ensuite effectués : dans tous les cas, la plaque de ciment est arrachée mais elle ne laisse aucune trace sur la partie non traitée. Par contre, il demeure une légère couche, de l'ordre de 0,5 mm d'épaisseur sur la partie traitée.These results were confirmed by attachment tests of a fresh cement during which six concrete test pieces of 200 x 200 x 40 mm were tested, half of which were treated with a brush by impregnating the copolymer and dried for 24 hours. . A 20 mm thick layer of standard hydraulic cement was applied to both parts and left to dry for four weeks. Chisel peeling tests were then carried out: in all cases, the cement board was torn off but it left no trace on the untreated part. On the other hand, there remains a light layer, of the order of 0.5 mm thick on the treated part.
Comme précédemment mentionné, le procédé selon 1 'invention convient particulièrement bien pour résoudre le problème de la dégradation des pierres de monuments ou d'oeuvres d'art due en grande partie à la transformation superficielle des pierres en sulfates solubles dans l'eau.As previously mentioned, the method according to the invention is particularly suitable for solving the problem of the degradation of stones of monuments or works of art due in large part to the surface transformation of the stones into water-soluble sulfates.
Dans ce type d'application, deux solutions peuvent être envisagées selon qu'il s'agit d'un traitement superficiel ou un traitement à coeur :In this type of application, two solutions can be envisaged depending on whether it is a surface treatment or a core treatment:
- Le traitement superficiel peut consister en une pulvérisation in situ de produits très liquides compatibles avec l'humidité ambiante. On obtient une solidification de la surface de la pierre devenue pulvérulente : ce traitement convient en particulier pour les parties sculptées des ouvrages pour lesquelles toute action mécanique susceptible de détériorer les sculptures est prohibée.- The surface treatment can consist of an in situ spraying of very liquid products compatible with ambient humidity. Solidification of the surface of the stone which has become powdery is obtained: this treatment is particularly suitable for sculpted parts of works for which any mechanical action liable to deteriorate the sculptures is prohibited.
- Le traitement en profondeur des pierres, par imprégnation pendant une durée plus importante : ce traitement permet d'éviter notamment les problèmes de gel et de dégel qui ont tendance à cliver la pierre.- The deep treatment of stones, by impregnation for a longer period of time: this treatment makes it possible in particular to avoid the problems of freezing and thawing which tend to cleave the stone.
L'invention s'applique également à la réalisation de corps solides éventuellement obtenus par moulage à partir de différents granulats, par exemple des poudres ou des grenailles métalliques, oxydées en superficie et choisies en fonction des propriétés que l'on désire obtenir, par exemple les propriétés d'isolation thermique, phonique, électrique, etc... Ainsi, il est possible de réaliser très simplement par moulage des moufles réfractaires en mousse d'aluminium, par agglomération de grains d'aluminium : la réaction a lieu sur les oxydes superficiels de l'aluminium (en particulier les trihydrates A1(0H)3. Le moussage provient alors de la création de gaz carbonique et/ou d'hydrogène.The invention also applies to the production of solid bodies possibly obtained by molding from different aggregates, for example powders or metallic pellets, oxidized at the surface and chosen according to the properties which it is desired to obtain, for example thermal, sound, electrical, etc. insulation properties Thus, it is possible to produce very simply by molding refractory mittens in aluminum foam, by agglomeration of aluminum grains: the reaction takes place on the surface oxides of aluminum (in particular the trihydrates A1 (0H) 3 The foaming then comes from the creation of carbon dioxide and / or hydrogen.
L'opération de moulage peut être obtenue en remplissant le moule de poudre d'aluminium puis en arrosant la face supérieure du moule avec la solution de polymère ionique, jusqu'à l'obtention d'une imprégnation totale de la poudre.The molding operation can be obtained by filling the mold with aluminum powder and then spraying the upper face of the mold with the ionic polymer solution, until a total impregnation of the powder is obtained.
Par ailleurs, de nombreux tests qui ont été réalisés sur des charges de natures très diverses ont permis d'aboutir à des matériaux utilisables dans de nombreuses autres applications. Ainsi, le processus d'agglomération à froid de poudres ou grenailles métalliques peut consister en la première phase d'un frittage. De même, ce processus peut également conduire à la réalisation d'une couche de revêtement sur une surface que l'on veut protéger, voire même décorer.Furthermore, numerous tests which have been carried out on loads of very different types have made it possible to arrive at materials which can be used in many other applications. Thus, the cold agglomeration process of metal powders or shot can consist of the first phase of sintering. Likewise, this process can also lead to the production of a coating layer on a surface that one wants to protect, or even decorate.
Plus précisément, des essais ont été effectués en vue de réaliser une colle pour carreaux de céramique, par agglomération à froid de grenaille d'aluminium grâce à 1'action d'un polyacide seul et d'un polyacide avec relais d'un monomère hydroxylé. On sait que la composition de surface des grains comprend ici une couche intérieure d'oxyde AI2O3 suivie d'un monohydrate (ALOOH), et d'une couche extérieure formée par un trihydrate (A1(0H)3) qui réagit normalement avec le polyacide.More specifically, tests have been carried out with a view to producing an adhesive for ceramic tiles, by cold agglomeration of aluminum shot by the action of a polyacid alone and of a polyacid with relay of a hydroxylated monomer. . It is known that the surface composition of the grains here comprises an inner layer of oxide AI2O3 followed by a monohydrate (ALOOH), and an outer layer formed by a trihydrate (A1 (0H) 3) which reacts normally with the polyacid .
Dans le cas d'une couche mince (environ 0,5 mm), on obtient une couche d' "aluminium" dure à la température ambiante après 12 heures, mais dont l'insolubilité dans 1'eau n'apparaît qu'après plusieurs semaines. La réticulation est très lente.In the case of a thin layer (approximately 0.5 mm), a layer of "aluminum" is obtained which is hard at room temperature after 12 hours, but whose insolubility in Water only appears after several weeks. Cross-linking is very slow.
Avec le monomère hydroxylé (20 % en poids) catalysé, la couche est dure après 6 heures et insoluble après 48 heures. L'adhésivité sur céramique, assez variable, reste à étudier.With the hydroxylated monomer (20% by weight) catalyzed, the layer is hard after 6 hours and insoluble after 48 hours. Adhesion to ceramic, which is quite variable, remains to be studied.
Dans le cas où l'on traite une masse épaisse de grenaille (environ 20 mm) et où l'on utilise le polyacide seul, au cours du mélange, il se produit un moussage immédiat dû à un dégagement d'hydrogène. Après 10 heures dans un moule, la masse est démoulable mais friable. Elle comporte des alvéoles hétérogènes entre 0,5 mm et 8 mm ; la masse est expansée. L'absorption d'eau est d'environ 10 %.In the case where a thick mass of shot (about 20 mm) is treated and the polyacid alone is used, during mixing, immediate foaming occurs due to the evolution of hydrogen. After 10 hours in a mold, the mass is demouldable but brittle. It has heterogeneous cells between 0.5 mm and 8 mm; the mass is expanded. The water absorption is around 10%.
Dans le cas où l'on utilise en outre un monomère acrylique hydroxylé (33), l'expansion est nettement plus limitée avec des pores de l'ordre d'un millimètre et la présence de bulles. (Typiquement une bulle centrale). Immergée après 10 heures, l'éprouvette paraît à la limite de la solubilité. Après 48 heures, elle est insoluble.In the case where a hydroxylated acrylic monomer (33) is also used, the expansion is much more limited with pores of the order of one millimeter and the presence of bubbles. (Typically a central bubble). Immersed after 10 hours, the test tube appears to be on the verge of solubility. After 48 hours, it is insoluble.
Des essais réalisés avec différentes alumines ont conduit à des résultats très divers (en raison notamment du degré variable d'hydratation de l'oxyde AI2O3. Avec une alumine trihydratée (A1(0H)3), il a été possible d'obtenir une plaquette légèrement expansée, dure, insoluble après 48 heures mais plastifiée par l'eau (possibilité de déformation), la rigidité revenant après séchage. Le produit obtenu est particulièrement important, en raison de son faible coût et de ses propriétés réfractaires.Tests carried out with different aluminas have led to very different results (due in particular to the variable degree of hydration of the oxide AI2O3. With an alumina trihydrate (A1 (0H) 3), it was possible to obtain a wafer slightly expanded, hard, insoluble after 48 hours but plasticized by water (possibility of deformation), the stiffness returning after drying.The product obtained is particularly important, because of its low cost and its refractory properties.
D'autres essais effectués avec des poudres de métaux électriquement conducteurs, telles que des poudres de cuivre et des poudres de nickels, ont permis de démontrer la faisabilité de couches superficielles électriquement conductrices utilisables en tant que blindage par exemple pour la protection des circuits contre les rayonnements électromagnétiques. Une telle couche peut être obtenue grâce au procédé selon l'invention en imprégnant les poudres avec un polyacide éventuellement associé à un monomère et en appliquant ces poudres ainsi imprégnées sur la surface à traiter.Other tests carried out with powders of electrically conductive metals, such as copper powders and nickel powders, have made it possible to demonstrate the feasibility of electrically conductive surface layers usable as shielding for example. for the protection of circuits against electromagnetic radiation. Such a layer can be obtained by the method according to the invention by impregnating the powders with a polyacid optionally associated with a monomer and by applying these powders thus impregnated on the surface to be treated.
Une autre application particulièrement intéressante du procédé selon l'invention consiste en la réalisation de céramiques techniques : Il s'agit ici d'agglomérer des mélanges d'oxydes ayant des surfaces spécifiques très élevées (100 à 200 m2 par gramme). Les liants sont ensuite éliminés par chauffage à 400°C puis une cristallisation est ensuite opérée entre 800βC et 1200βC. Du fait que la quantité de copolymère (20 % en poids, valeur sèche) de l'éprouvette avant élimination des liants est très inférieure à celle des liants organiques (résines) habituellement utilisés (50 % à 60 %), les phénomènes de retrait sont considérablement diminués, ce qui constitue donc un important avantage de l'invention.Another particularly interesting application of the method according to the invention consists in the production of technical ceramics: This involves agglomerating mixtures of oxides having very high specific surfaces (100 to 200 m 2 per gram). The binders are then removed by heating to 400 ° C. and then crystallization is then carried out between 800 β C and 1200 β C. Because the amount of copolymer (20% by weight, dry value) of the test piece before removal of the binders is much lower than that of the organic binders (resins) usually used (50% to 60%), the shrinkage phenomena are considerably reduced, which therefore constitutes an important advantage of the invention.
Le comportement du procédé selon l'invention sur un matériau d'origine végétale a été étudié en utilisant en tant que charge, du bois défibré : il s'agit de bois déchiqueté dont les fibres séparées sont employées pour la fabrication de certains agglomérés.The behavior of the process according to the invention on a material of vegetable origin has been studied using as filler, defibrated wood: it is shredded wood whose separate fibers are used for the manufacture of certain agglomerates.
Les essais ont consisté à mélanger intimement le copolymère et la fibre puis de comprimer la pâte obtenue pour obtenir une "galette" sensiblement homogène, puis à éliminer le liquide résiduel.The tests consisted in intimately mixing the copolymer and the fiber, then compressing the paste obtained to obtain a substantially homogeneous "pancake", then eliminating the residual liquid.
On constate qu'au bout de trois semaines, les échantillons ont acquis une certaine rigidité spongieuse.It is found that after three weeks, the samples have acquired a certain spongy stiffness.
Les mêmes essais ont été recommencés mais suivis d'une cuisson à 160°C-180°C : après 45 minutes, les éprouvettes étaient dures, en surface seulement : après 60 minutes, les éprouvettes étaient dures, très légères, cohérentes mais sans grande solidité. Immergées dans l'eau, aucune décohésion ne s'est manifestée après 2 heures.The same tests were repeated but followed by baking at 160 ° C-180 ° C: after 45 minutes, the test pieces were hard, only on the surface: after 60 minutes, the test pieces were hard, very light, consistent but not very solid. Immersed in water, no decohesion appeared after 2 hours.
Les essais ont été recommencés en compliquant le réseau par l'introduction de N Méthylol Métacrylamide catalysée 4-4 pour 8 parties de bois en poids et en mettant ensuite les éprouvettes dans une étuve à 150°C.The tests were repeated by complicating the network by the introduction of N methylol metacrylamide catalyzed 4-4 for 8 parts of wood by weight and then placing the test pieces in an oven at 150 ° C.
Après 30 minutes, les éprouvettes sont encore souples, mais on distingue un pétillement à l'oreille. Après 40 minutes, les éprouvettes sont dures. Les essais en immersion pendant 3 jours montrent que le réseau est bien constitué.After 30 minutes, the test tubes are still flexible, but there is a sparkle in the ear. After 40 minutes, the test pieces are hard. The immersion tests for 3 days show that the network is well constituted.
Des exemples de préparation d'un polymère ionique utilisable pour les applications précitées, seront décrits ci-après à titre d'exemple non limitatif.Examples of preparation of an ionic polymer which can be used for the abovementioned applications will be described below by way of nonlimiting example.
EXEMPLE IEXAMPLE I
On introduit dans un réacteur 1000 ce d'eau que 1 'on porte à 60°C.1000 cc of water are introduced into a reactor, which is brought to 60 ° C.
On introduit peu à peu 300 ce d'un mélange d'acide acrylique et d'acide itaconique (60/40) catalysé avec 1 % de peroxyde de benzoyle auquel on ajoute 2 % de Lauryl Mercaptan comme agent de transfert.Little by little 300 cc of a mixture of acrylic acid and itaconic acid (60/40) catalyzed with 1% benzoyl peroxide to which 2% of Lauryl Mercaptan is added as transfer agent.
La réaction est complète en 5 heures et on obtient un polymera acide de masse moléculaire voisin de 50.000 en poids.The reaction is complete in 5 hours and an acidic polymer of molecular weight close to 50,000 by weight is obtained.
EXEMPLE II _EXAMPLE II _
On introduit dans un réacteur 300 ce d'alcool éthylique et 700 ce d'eau que l'on porte à 60βC. On introduit ensuite, peu à peu, 1000 ce d'un mélange acide acrylique-acrylate d'éthyle (75/25) catalysé à 1 % de peroxyde de benzoyle auquel on ajoute 0,5 ce de Lauryl Mercaptan comme agent de transfert.300 cc of ethyl alcohol and 700 cc of water are introduced into a reactor which is brought to 60 β C. Then gradually introduced 1000 cc of an acrylic acid-ethyl acrylate mixture (75/25) catalyzed with 1% benzoyl peroxide to which 0.5 cc of Lauryl Mercaptan is added as a transfer agent.
La réaction est complète en 6 heures.The reaction is complete in 6 hours.
On obtient un copolymère de masse voisin de 100.000 en poids.A copolymer with a mass close to 100,000 by weight is obtained.
Dans les deux cas, le résultat de la polymérisation est soluble dans l'eau.In both cases, the result of the polymerization is soluble in water.
EXEMPLE IIIEXAMPLE III
Dans un réacteur en verre de 10 1 équipé d'un réfrigérant à boules on introduit 1530 g d'eau distillée et 20 g de peroxodisulfate d'ammonium.1530 g of distilled water and 20 g of ammonium peroxodisulfate are introduced into a 10 l glass reactor equipped with a ball condenser.
On chauffe et maintient cette solution à 80°C et on agite en permanence.This solution is heated and maintained at 80 ° C and stirred continuously.
A l'aide de pompes doseuses, on incorpore régulièrement sur une durée comprise entre 90 et 105 minutes les deux solutions suivantes :Using dosing pumps, the following two solutions are regularly incorporated over a period of between 90 and 105 minutes:
Solution 1 : 765 g d'eau distillée avec 152 g d'isopropanol et 423 g d'acide acrylique. Solution 2 : 460 g d'eau distillée avec 20 g de peroxodisulfate d'ammonium.Solution 1: 765 g of distilled water with 152 g of isopropanol and 423 g of acrylic acid. Solution 2: 460 g of distilled water with 20 g of ammonium peroxodisulfate.
On incorpore toutes les cinq minutes 38,1 g d'acide itaconique dix fois au total.38.1 g of itaconic acid are incorporated every five minutes ten times in total.
On ne dépasse pas la température de 85eC.The temperature does not exceed 85 e C.
Quand tout a été incorporé, on pousse la température à 94βC puis on laisse refroidir. On obtient un copolymère d'extrait sec 21,4 % qui donnera après réaction ionique avec la charge minérale un produit relativement rigide. When everything has been incorporated, the temperature is pushed to 94 β C and then allowed to cool. A copolymer of dry extract 21.4% is obtained which will give, after ionic reaction with the mineral filler, a relatively rigid product.

Claims

Revendications claims
1. Procédé pour l'agrégation d'une charge en matière pulvérulente et/ou particulaire, de granulométrie variable, en vue de la réalisation d'un matériau solide composite, ce procédé comprenant l'imprégnation de ladite matière avec un polymère ionique (ionomère ou polyalkénoate) ayant des liaisons covalentes entre des constituants de molécules à longue chaîne présentant au moins deux sites acides réactifs par chaîne, caractérisé en ce que le polymère est obtenu à partir de monomères consistant en des acides possédant au moins une double liaison et à partir de comonomeres non acides solubles dans l'eau, dont les homopolymères respectifs sont également solubles dans la proportion utilisée, la combinaison de ces monomères permettant d'agir sur les caractéristiques du matériau final.1. A method for the aggregation of a charge of pulverulent and / or particulate material, of variable particle size, for the production of a composite solid material, this method comprising the impregnation of said material with an ionic polymer (ionomer or polyalkenoate) having covalent bonds between constituents of long chain molecules having at least two reactive acid sites per chain, characterized in that the polymer is obtained from monomers consisting of acids having at least one double bond and from non-acidic water-soluble comonomers, the respective homopolymers of which are also soluble in the proportion used, the combination of these monomers making it possible to act on the characteristics of the final material.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réaction entre le polymère ionique et la charge est de type acide-base engendrant des résidus de réaction essentiellement composés d'eau, de gaz carbonique pour les carbonates ou l'hydrogène.2. Method according to claim 1, characterized in that the reaction between the ionic polymer and the charge is of the acid-base type generating reaction residues essentially composed of water, carbon dioxide for carbonates or hydrogen.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits monomères consistent en l'acide acrylique, l'acide méthacrylique ou l'acide formique ou l'acide itaconique, et en ce que les comonomeres consistent en des acrylates hydroxylés, en méthacrylates hydroxylés, en acrylate d'éthyle diglycol, en acrylate d'éthyle ou en méthacrylate de méthyle.3. Method according to claim 1, characterized in that the above monomers consist of acrylic acid, methacrylic acid or formic acid or itaconic acid, and in that the comonomers consist of hydroxylated acrylates, hydroxylated methacrylates, ethyl acrylate diglycol, ethyl acrylate or methyl methacrylate.
4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite charge consiste en du sable carbonate. 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the above charge consists of carbonate sand.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la susdite charge et le susdit polyélectrolyte sont projetés simultanément sur un moule ou un support.5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the said charge and the above polyelectrolyte are sprayed simultaneously on a mold or a support.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend le moulage de la susdite charge imprégnée du susdit polyélectrolyte.6. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises the molding of the above charge impregnated with the above polyelectrolyte.
7. Procédé pour le traitement in situ, de sols, de sous-sols et ou de fonds sous-marins incluant des formations carbonatées, caractérisé en ce qu'il comprend l'injection dans ce sol, ce sous-sol ou ce fond d'un coulis constitué par une solution aqueuse de polyélectrolyte apte à se combiner chimiquement avec lesdites formations carbonatées.7. A method for the in situ treatment of soils, subsoils and or seabed including carbonate formations, characterized in that it comprises injection into this soil, this subsoil or this bottom d 'A grout consisting of an aqueous polyelectrolyte solution capable of combining chemically with said carbonate formations.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend une injection de matière carbonatée, préalablement à l'injection de polyélectrolyte dans le cas où le sol, le sous-sol ou le fond est initialement dépourvu de matière carbonatée.8. Method according to claim 7, characterized in that it comprises an injection of carbonate material, prior to the injection of polyelectrolyte in the case where the soil, the subsoil or the bottom is initially devoid of carbonate material.
9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la mesure de la quantité de gaz carbonique dégagée au cours de la réaction entre la charge et le polymère ionique, en vue de déterminer les propriétés mécaniques du matériau final.9. Method according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises measuring the quantity of carbon dioxide released during the reaction between the charge and the ionic polymer, in order to determine the mechanical properties of the final material .
10. Procédé pour le renforcement superficiel d'un ouvrage en un matériau incluant des carbonates, caractérisé en ce qu'il comprend l'application sur la superficie de l'ouvrage d'une solution aqueuse de polymère ionique, de manière à obtenir la suppression de la pulvérulence par blocage des sulfates et des carbonates résiduels et leur ancrage dans la profondeur de l'ouvrage.10. A method for the surface reinforcement of a structure made of a material including carbonates, characterized in that it comprises the application to the surface of the structure of an aqueous solution of ionic polymer, so as to obtain the removal pulverence by blocking sulfates and residual carbonates and their anchoring in the depth of the structure.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le susdit matériau incluant des carbonates consiste en du béton hydraulique.11. Method according to claim 10, characterized in that the above material including carbonates consists of hydraulic concrete.
12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le susdit matériau incluant des carbonates consiste en des pierres ou briques de monuments ou d'oeuvres d'art dont la surface est dégradée en partie par suite de la transformation superficielle des pierres en sulfates solubles dans l'eau.12. Method according to claim 10, characterized in that the aforesaid material including carbonates consists of stones or bricks of monuments or works of art whose surface is degraded in part as a result of the surface transformation of the stones into sulfates soluble in water.
13. Procédé pour la réalisation de panneaux, de cloisons, voire même de murs présentant une structure sandwich comportant une âme centrale réalisée en un matériau de remplissage et deux parois latérales rigides, ce procédé étant conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parois latérales sont obtenues par imprégnation des faces latérales de l'âme de remplissage avec un polyacide éventuellement copolymérisé avec un monomère compatible.13. Method for producing panels, partitions, or even walls having a sandwich structure comprising a central core made of a filling material and two rigid side walls, this method being in accordance with claim 1, characterized in that said side walls are obtained by impregnating the side faces of the filling core with a polyacid optionally copolymerized with a compatible monomer.
14. Procédé pour la réalisation par moulage, de corps solides à partir de granulats tels que des poudres et/ou des grenailles métalliques, oxydées en superficie, conformément au procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend le remplissage du moule à l'aide desdits granulats puis l'injection ou l'arrosage de la face supérieure du moule avec la solution de polymère ionique, jusqu'à l'obtention d'une imprégnation totale des granulats, la réaction du polymère ionique ayant lieu sur les oxydes superficiels. 14. Method for producing, by molding, solid bodies from aggregates such as powders and / or metallic pellets, surface oxidized, in accordance with the method according to claim 1, characterized in that it comprises filling the mold using said aggregates then injecting or spraying the upper face of the mold with the ionic polymer solution, until a total impregnation of the aggregates is obtained, the reaction of the ionic polymer taking place on the surface oxides.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que le processus d'obtention du corps solide par moulage consiste en la première phase d'un frittage.15. The method of claim 14, characterized in that the process of obtaining the solid body by molding consists of the first phase of a sintering.
16. Procédé selon la revendication 1 pour la réalisation d'une colle pour carreaux de céramique, caractérisé en ce que ladite colle est obtenue par agglomération à froid de grenaille d'aluminium avec un polyacide seul ou d'un polyacide avec relais d'un monomère hydroxylé.16. Method according to claim 1 for the production of an adhesive for ceramic tiles, characterized in that said adhesive is obtained by cold agglomeration of aluminum shot with a polyacid alone or of a polyacid with relay of a hydroxylated monomer.
17. Procédé selon la revendication 1 pour la réalisation de couches superficielles électriquement conductrices utilisables en tant que blindage notamment pour la protection des circuits contre les rayonnements électromagnétiques, caractérisé en ce qu'il comprend l'imprégnation de poudres de métaux électriquement conducteurs avec un polyacide et l'application de la poudre imprégnée sur la surface à traiter.17. The method of claim 1 for producing electrically conductive surface layers usable as shielding in particular for the protection of circuits against electromagnetic radiation, characterized in that it comprises the impregnation of electrically conductive metal powders with a polyacid and applying the impregnated powder to the surface to be treated.
18. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite matière est un matériau d'origine végétal tel que du bois.18. The method of claim 1, characterized in that the above material is a material of plant origin such as wood.
19. Procédé pour la réalisation d'un produit réfractaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite charge comprend un métal, un oxyde, voire même un hydrate métallique de manière à obtenir un moussage dû à un dégagement d'hydrogène, de manière à obtenir un produit expansé.19. A method for producing a refractory product according to claim 1, characterized in that the said filler comprises a metal, an oxide, or even a metal hydrate so as to obtain foaming due to the evolution of hydrogen, so as to obtain an expanded product.
20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la susdite charge comprend de l'alumine (AI2O3) ou de l'alumine trihydratée (A1(0H)3). 20. The method of claim 19, characterized in that the said charge comprises alumina (AI2O3) or alumina trihydrate (A1 (0H) 3).
PCT/FR1995/000938 1994-07-13 1995-07-12 Method for agglomerating a powdered or particulate material to form a solid composite material WO1996002479A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR94/08837 1994-07-13
FR9408837A FR2722504B1 (en) 1994-07-13 1994-07-13 PROCESS FOR THE AGGREGATION OF A PULVERULENT OR PARTICULATE MATERIAL FOR THE CONSTITUTION OF A COMPOSITE SOLID MATERIAL

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1996002479A1 true WO1996002479A1 (en) 1996-02-01

Family

ID=9465463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1995/000938 WO1996002479A1 (en) 1994-07-13 1995-07-12 Method for agglomerating a powdered or particulate material to form a solid composite material

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2722504B1 (en)
WO (1) WO1996002479A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2015979A (en) * 1978-01-17 1979-09-19 Crisp S Treating asbestos
GB2056433A (en) * 1979-06-22 1981-03-18 Hitachi Chemical Co Ltd Composition and process for producing transparent conductive film
EP0134106A2 (en) * 1983-07-28 1985-03-13 Exxon Research And Engineering Company Chemical formulation for soil stabilization and fugitive dust control
SU1240636A1 (en) * 1984-11-27 1986-06-30 Институт Искусствознания Им.Хамзы Method of treating monumental painting of loess plaster
EP0225706A2 (en) * 1985-10-25 1987-06-16 Btg International Limited Cement-forming compositions
WO1992021314A1 (en) * 1991-05-31 1992-12-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Universal water-based medical and dental cement

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2015979A (en) * 1978-01-17 1979-09-19 Crisp S Treating asbestos
GB2056433A (en) * 1979-06-22 1981-03-18 Hitachi Chemical Co Ltd Composition and process for producing transparent conductive film
EP0134106A2 (en) * 1983-07-28 1985-03-13 Exxon Research And Engineering Company Chemical formulation for soil stabilization and fugitive dust control
SU1240636A1 (en) * 1984-11-27 1986-06-30 Институт Искусствознания Им.Хамзы Method of treating monumental painting of loess plaster
EP0225706A2 (en) * 1985-10-25 1987-06-16 Btg International Limited Cement-forming compositions
WO1992021314A1 (en) * 1991-05-31 1992-12-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Universal water-based medical and dental cement

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 8708, Derwent World Patents Index; Class A97, AN 87-055176 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2722504B1 (en) 1999-07-23
FR2722504A1 (en) 1996-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021189886A1 (en) Unfired construction material using original state shielding soil and preparation method therefor
EP0418108B1 (en) Process for and products obtained by mixing cement and reinforcing fibers
CN110776270A (en) Composite structure self-repairing microcapsule particle and preparation method and application thereof
CN106587786B (en) A kind of drilling wastes brick-making method
WO2015189096A1 (en) Photovoltaic concrete, production method thereof and construction element comprising such concrete
EP4118053A1 (en) Soil-based mortar
WO1996002479A1 (en) Method for agglomerating a powdered or particulate material to form a solid composite material
BE1000981A5 (en) Method of forming material loaded polymer, polymer material and formed glass and material to be incorporated in a charge as polymer material.
US20050011416A1 (en) Concrete thickener for thickening concrete article, said concrete article and process for producing same
CN112723813B (en) Barite concrete and preparation method thereof
CN114315228A (en) Preparation method of polyurethane-cured calcareous sand triaxial sample
EP0384815A1 (en) Process for the treatment of a hemp by-product, aggregates obtained by this process and concrete incorporating these aggregates
FR2572986A1 (en) Process for manufacturing spheres which have low apparent density and can withstand a high external pressure; spheres obtained thereby and material having a low apparent density comprising these spheres
FR2700162A1 (en) Composite of hydraulic binder and lignocellulosic granulate
KR101863455B1 (en) Mehtod of coating floor with concrete
FR2530615A1 (en) PROCESS FOR THE RECONSTITUTION OF ROCKS AND PARTICULARLY SLATE
TWI263624B (en) Method for modifying reservoir sludge and construction material containing modified reservoir sludge
EP0590210A1 (en) High performance mortar or concrete
KR102582451B1 (en) Water responsive type mortar composition and constructing method for repairing-reinforcing concrete structure using the same
Ahmad et al. Performance of composite sand cement brick containing paddy husk
KR830002008B1 (en) Watertight Portland Cement Manufacturing Method
US8652392B1 (en) Method of forming concrete
CN117285310A (en) Construction material made of shield slag soil, baking-free brick made of shield slag soil and preparation method of baking-free brick
KR20230174935A (en) Lightweight Aggregate having Surface Coat of Inorganic material binder and Method for Manufacturing the same
FR2785604A1 (en) Ready mixed dry concrete, especially for producing single or double wall chimney flue pipes, comprises alkali-resistant glass fibers, pozzuolanic aggregate and alumina cement

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase