WO2001017924A1 - Procede de projection d'un beton par voie seche, lance de projection et bague de mouillage correspondantes - Google Patents

Procede de projection d'un beton par voie seche, lance de projection et bague de mouillage correspondantes Download PDF

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WO2001017924A1
WO2001017924A1 PCT/FR2000/002442 FR0002442W WO0117924A1 WO 2001017924 A1 WO2001017924 A1 WO 2001017924A1 FR 0002442 W FR0002442 W FR 0002442W WO 0117924 A1 WO0117924 A1 WO 0117924A1
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WO
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water
product
dry product
dry
volume
Prior art date
Application number
PCT/FR2000/002442
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English (en)
Inventor
Pierre Meunier
Claude Lefevre
Johnson Lee
Original Assignee
Lafarge Refractories
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 Lafarge Refractories filed Critical Lafarge Refractories
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Publication of WO2001017924A1 publication Critical patent/WO2001017924A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/01—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use characterised by the means producing the flow
    • B05B11/10—Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
    • B05B11/1094—Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle having inlet or outlet valves not being actuated by pressure or having no inlet or outlet valve

Definitions

  • the present invention relates to a method and to a lance for spraying concrete by the dry route, as well as to an associated wetting ring.
  • Concretes containing ultrafine particles, that is to say submicron, dispersed by a deflocculant (also called dispersant) can be used, by pouring or pouring-vibration, with very little water, which allows obtain a structure having a low open porosity (in other words a high density) and high mechanical strengths.
  • High density is considered the most important physical property of refractory concrete used as the warm side of a coating. Usage properties such as mechanical strength and corrosion resistance depend directly on the porosity, and therefore on the density of the concrete.
  • Refractory concretes with a low quantity of mixing water are used in many high temperature applications (from 600 to 1600 ° C). To be used, these concretes must be mixed for a few minutes in an intensive mixer so that the deflocculant dissolves, the ultrafine particles are dispersed and the wet concrete thus becomes fluid.
  • the dry mixture cannot be properly fluidized by adding a small amount of water to the lance, and
  • a liquid setting modifier additive hardening accelerator
  • a dosing pump is required to do this and that the right dosage is never guaranteed when the flow of solid varies.
  • the recommended setting modifying additives degrade the mechanical resistance of the concrete after drying, at constant dry mix composition and constant amount of water added.
  • wet projection transport before projection in the form of a solid-liquid suspension
  • it requires the use of expensive pumps and does not have the flexibility of dry installation, which eliminates the handling of wet concrete.
  • European patent application EP-A1 -0.506.421 describes a dry spraying method in which a dry cement composition is combined with a mixture of water, silica smoke and a hardening accelerator at the level of a projection nozzle.
  • the accelerator which is introduced beforehand into the mixture comprising water and silica smoke, represents 1 to 10% and preferably 4 to 7% by weight of cement in the final mixture.
  • the combination of the dry cement composition and the liquid is carried out in a lance, by means of a ring comprising openings making it possible to introduce water into the dry composition.
  • document EP-A1 - 0.405.969 discloses such a lance comprising a nozzle head in communication with a conduit for transporting a dry product and disposed slidingly in a room crossed by a water inlet.
  • the nozzle head is provided with openings, through which water can penetrate the nozzle head and thus mix with the dry products. These openings are arranged in the form of axially spaced series, an axial movement of the nozzle head making it possible to adjust the number of openings with regard to the water inlet.
  • Such a lance does not make it possible to spray known high density concretes.
  • the invention relates to a method for spraying dry concrete of high density and more particularly of refractory concrete.
  • the spraying process of the invention uses a dry product having a low need for water and leading to a concrete with high mechanical strength and low porosity and therefore having good corrosion resistance.
  • the invention also relates to a lance for spraying a concrete by dry route suitable for the spraying method of the invention, and a wetting ring for such a lance.
  • the subject of the invention is a method of spraying concrete by a dry process, in which:
  • pneumatic transport of a dry product comprising: - at least one hydraulic binder and
  • the dry product and the water are mixed according to a volume percentage of water less than 25%, the volume percentage of water corresponding to the ratio of the volume of water to the actual volume of the dry product, and
  • the dry product has a composition such that the product moistened after hardening on the surface constitutes a refractory concrete.
  • concrete is meant a material comprising grains and a hydraulic binder, in which the grains of size greater than 20 mm represent at most 5% by dry weight of the material.
  • “Dry spraying” is a spraying process in which water is added to a dry product shortly before the spraying of the mixture. Another definition is expressed above, and is based on the succession of the following four stages: pneumatic transport of a dry product, mixing of this dry product with water, pneumatic transport of the humidified product and projection of the humidified product onto a surface .
  • “Dry product” means a product without prior addition of water, regardless of the possibility that water is present on the surface of the grains.
  • hydroaulic binder generally apply to any material which solidifies under water by agglomerating grains. This definition is therefore not limited to a cement based on calcium aluminate.
  • the word “aggregate” applies to grains larger than 0.1 mm.
  • the dispersant used is capable of deflocculating the added ultrafine particles.
  • Concrete is "refractory” in that it is resistant to high temperatures.
  • such concrete is suitable for the interior lining of industrial ovens, where the temperature can range from 20 ° C. in the cold phase to 2000 ° C. in the hot phase.
  • refractory concrete is advantageously suitable for an area subjected to a temperature above 600 ° C, and preferably at 1400 ° C.
  • it is preferably capable of withstanding thermomechanical or thermochemical stresses (corrosion) specific to the interior lining of an industrial oven, and of resisting contact with iron or liquid steel, or slag covering them, at high temperatures. such as those mentioned above.
  • the volume percentage of water used in the definition of the spraying method of the invention is a quantity representative of the high density of the concrete obtained, for reasons explained below. This percentage is defined and calculated as follows.
  • a grain 100 comprises a solid part 101 hollowed outwardly by open pores 102 and internally by closed pores 103 (FIG. 1).
  • the volume of this solid part 101 is called “absolute volume” v1 of the grain 100.
  • a “real volume” v2 of the grain 100 is defined and if none of the pores 102 and 103 are taken into account (FIG. 3), we obtain an apparent volume v3 (bulk volume).
  • volume percentage of water is defined and expressed as follows:
  • V M x mvr
  • the percentage of the volume of water thus defined corresponds to the mixing ratio of the volume of water to the actual volume of the dry product.
  • baking at 800 ° C of the consolidated concrete taken from the target makes it possible to dehydrate the material without modifying, by the formation of closed porosity linked to sintering, its apparent density.
  • the temperature of 800 ° C. is in fact high enough to produce satisfactory dehydration and low enough to avoid the effects of sintering.
  • the mass apparent volume of the concrete obtained is therefore very close to that of the dry product and the percentage V is very close to the percentage given by the mixing ratio of the volume of water to the real volume of the dry product.
  • This volume percentage of water V is representative of the density of hardened concrete, while taking into account the quality of the spraying process, that is to say of its contribution to the high density of concrete.
  • the open porosity (for example after baking at 800 ° C.) does not only result from the quality of the projection, but also from the open porosity of the aggregates and of the trapped air.
  • the use of the only open porosity to qualify the density of the concrete obtained would therefore distort the comparisons by significantly involving properties specific to the materials used.
  • the mass ratio of water to dry product would also not be satisfactory, since it varies a lot with the density of the aggregates.
  • the volume percentage of water less than 25% according to the invention is considerably lower than the volume percentages of water obtained by existing dry spraying methods.
  • the implementation of the projection method of the invention is in particular achievable by the use of judiciously chosen compositions and an appropriate projection lance.
  • the amount of total water added to the lance to the dry mixture is as low as that which would be added to a mixer for pouring behind a template.
  • the properties of concretes obtained after this dry spraying are much better than those obtained by traditional dry spraying.
  • the dry product, the mixture and the transport are such that the product after hardening on the surface has an open porosity of less than 22% after treatment at 110 ° C. and less than 25% after treatment at 800 ° C.
  • the hydraulic binder preferably comprises a magnesium binder.
  • the spraying process thus allows the formation of basic carbonaceous concrete with little water, which has good mechanical resistance at intermediate temperatures (600-1200 ° C), and possibly at higher temperatures.
  • the hydraulic binder may also be advantageous for the hydraulic binder to comprise a binder based on calcium aluminate cement, the latter advantageously representing less than 8% and preferably less than 4%, by weight of the dry product.
  • a low calcium aluminate cement content improves the refractoriness of aluminosilicate concretes.
  • the added ultrafine particles are chosen from silica fumes, reactive alumina and smoke black or any of their combinations.
  • these added ultrafine particles advantageously constitute 4 to 12% by volume of the dry product, this volume percentage corresponding to the ratio of the absolute volume of the ultrafine particles to the actual volume of the dry product.
  • this volume percentage is defined from the real density of the consolidated concrete after treatment at 800 ° C (mvr), obtained by measuring the apparent density mva and the open porosity in.
  • the hardening accelerator comprises sodium aluminate, in an amount less than 0.5% by weight of the dry product.
  • the sodium aluminate advantageously represents between 0.05 and 0.3% by weight of the dry product, and preferably between 0.07 and 0.15%.
  • this comprises sodium nitrite, in an amount less than 0.5% by weight of the dry product, and preferably representing between 0.03 and 0.1% by weight of the dry product. dry product.
  • this consists of the dispersant.
  • the dispersant is then advantageously a sodium hydroxide polyphosphate, preferably comprising sodium tripolyphosphate and / or sodium hexamethaphosphate.
  • the dispersant also having the function of hardening accelerator advantageously represents between 0.15 and 0.6% by weight of the dry product, and preferably between 0.2 and 0.4%.
  • the dry product comprises, the percentages of the various constituents being indicated by weight of the dry product:
  • magnesia-based aggregates then advantageously comprise, in percentages by weight of the dry product:
  • the aggregates are refractory and are chosen from alumina, silica, magnesia, lime and their combinations, carbon and silicon carbide, represent 50 to 74% by volume of the dry product, the volume percentage of the aggregates corresponding to the ratio of the apparent volume of the aggregates to the actual volume of the dry product, and are preferably of a maximum size of between 3 and 10 mm, to within 5% by weight of the dry product, • the dry product comprises fine grains representing 20 to 34% by volume of the dry product, the volume percentage corresponding to the ratio of the absolute volume of the fine grains to the real volume of the dry product, these fine grains being constituted:
  • - refractory grains chosen from alumina, silica, magnesia and their combinations, carbon and silicon carbide, representing 50 to 100% by volume of the fine grains, and - calcium aluminate cement, representing 0 to 50% by volume of the fine grains.
  • volume percentage of fine grains is defined in the same way as the volume percentage of silica smoke, described above.
  • volume percentage of the aggregates (larger than 100 ⁇ m)
  • the apparent volume of the aggregates must be taken into account. Indeed, it is the outer shell of the grains that matters in the nesting of the granular fractions.
  • the dry product comprises organic fibers of polypropylene or polyethylene, preferably representing between 0.02 and 0.08% by weight of the dry product.
  • the water is preferably conducted to be mixed with the dry product under a pressure at least equal to 8 bars.
  • the subject of the invention is also a lance for spraying concrete by a dry route, making it possible to implement the method of the invention.
  • This lance includes:
  • a water box comprising: - a container in communication with the pneumatic transport conduit for the dry product, intended to contain a mixture of dry product and water coming from the conduits, and - a wetting ring arranged around an axis of circulation of the product, contained in the container and in communication with the water transport pipe, this wetting ring comprising water circulation openings and being intended to receive the water coming from the water pipe and to ensure the introduction water in the container through the circulation openings, and
  • the lance comprises means for pressurizing at least 8 bars of water in the water transport duct, and
  • Such a configuration of the lance allows effective wetting of the dry product with a small amount of water during the very short time of incorporation of the water. It can be coupled to current dry spraying machines, where the suspension of the solid in the air is carried out either by a pump equipped with an electrically driven rotor or driven by compressed air or by pressurized water, or by regular discontinuous manner thanks to an airlock under compressed air pressure. It is desirable that a regular flow of dry product and air arrives at the lance. To do this, a rotor projection machine whose boxes are closely juxtaposed (sector rotor rather than holes) is preferred.
  • the peculiarities of the circulation openings of the mooring ring combined with the high pressure applied, allow projections by dry process of high density concrete.
  • the circulation openings are arranged in a plane perpendicular to the axis of circulation of the product and are regularly distributed around this axis.
  • the openings each preferably have a diameter of approximately 1 mm and are preferably four in number.
  • the water box comprises two seals placed between the wetting ring and respectively the pneumatic conveying conduits for the dry product and the humidified product, capable of ensuring a very good seal of the wetting ring at a pressure of at least 8 bars, so that the water passes from the water transport duct to the container of the water box almost exclusively through the openings of the wetting ring.
  • these seals are O-rings and have a diameter approximately equal to that of the wetting ring.
  • the pneumatic conveying conduits of the dry product and the humidified product preferably exert compressions respectively on the joints by tightening.
  • the transport conduit of the humidified conduit prefferably has a length of between 600 and 1500 mm, and preferably approximately equal to 1500 mm.
  • the spray lance advantageously comprises an air box arranged in the duct for transporting the humidified product and in communication with an air transport duct, this air box comprising openings making it possible to introduce air into the humidified product , so as to improve the homogeneity of the product.
  • the invention also relates to a wetting ring for a spray lance according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically the determination of the absolute volume of a grain
  • FIG. 2 shows schematically the determination of the actual volume of a grain
  • FIG. 3 shows schematically the determination of the apparent volume of a grain
  • FIG. 4 is a simplified representation of a lance according to the invention.
  • FIG. 5 shows in detail an exploded view of a first embodiment of a lance according to the invention
  • FIG. 6 shows in cross section the water box of the lance of Figure 5;
  • FIG. 7 shows in side view the container of the water box of Figure 6;
  • FIG. 8A shows in side view the wetting ring of the water box of Figure 6;
  • Figure 8B shows a front view of the wetting ring of Figure 8A
  • FIG. 9 shows a first alternative embodiment of the nozzle of the lance of Figure 5;
  • - Figure 1 0 shows a second alternative embodiment of the nozzle of the lance of Figure 5
  • - Figure 1 1 shows a third alternative embodiment of the nozzle of the lance of Figure 5
  • FIG. 12 shows in exploded view a second embodiment of a lance according to the invention.
  • a lance 1 for dry projection (FIG. 4) comprises a pneumatic conveying pipe 2 of a dry product, a water conveying pipe 3 under pressure, a water box 4 and a pneumatic conveying pipe 5 of the product moistened with water.
  • the water transport pipe 3 is provided with means for pressurizing at least 8 bars of water, possibly by means of a booster.
  • the water pressure is preferably at least 50 bars.
  • This water pipe is equipped with a double valve system comprising a quarter-turn valve 41 allowing the opening or closing of the water inlet and a needle valve 42 making it possible to dose this water inlet.
  • the part 43 of the conduit 3 provided between the valves 41 and 42 and the water box 4 is for example constituted by a bent part, for uses of projection on a hot wall.
  • this part 43 is preferably formed of a flexible pipe, long enough so that the valves 41 and 42 can be handled by an operator at the same time as the end of the pneumatic conveying conduit 5 This realization thus facilitates the adjustments.
  • the lance 1 is also provided with means making it possible to obtain, upstream of the pneumatic transport duct 2, a flow of available air, referred to the pressure of 1 bar, at least equal to 8 m 3 / min, under a pressure of 5 bars.
  • the duct 2 is advantageously formed of a pipe having a diameter of about 40 mm for low flow applications and 50 mm for high flow applications.
  • the duct 5 for pneumatic transport of the wet product comprises a wetting / mixing chamber 55, a junction gland 56 and a nozzle 60 of the lance 1.
  • the chamber 55 is preferably made of a flexible material and, for example, is formed of a rubber hose.
  • the end piece 60 is for example an aluminum tube.
  • the pipe forming the wetting chamber 55 and the nozzle 60 have the following dimensions:
  • the water box 4 comprises a container 1 1 in communication with the duct 2 for pneumatic transport of the dry product and a wetting ring 12 disposed in the container 1 1 around an axis of circulation 10 of the dry and humidified products (the circulation products being heard at the water box 4).
  • the wetting ring 12 is in communication with the water transport conduit 3 and includes openings 21 -24 for circulation of the water, allowing the introduction of water into the container 11 for the humidification of the product. dry.
  • the openings 21 -24 have a diameter of between 0.8 and 1.2 mm, and preferably equal to 1 mm. They are substantially perpendicular to the axis of circulation 10, and are advantageously arranged in a plane perpendicular to this axis and distributed regularly around this axis. Preferably, the number of these openings is 4 (as in the example shown) for low-speed applications, and 8 for high-speed applications.
  • Water box 4 is designed to benefit from an almost total seal under the water pressures used.
  • FIGS. 5 to 12 Particular embodiments of the lance and of the water box will now be detailed with reference to FIGS. 5 to 12, for which identical or similar elements are designated by the same references.
  • the characteristics of the various embodiments can be combined in all technically possible ways, the described water box can in particular be adapted to any one of the projection lances.
  • the duct 5 for pneumatic transport of the humidified product comprises, in addition to the chamber 55, the cable gland 56 and the nozzle 60, a cone 53 in rubber interposed between the water box 4 and the chamber 55, and having a decreasing diameter towards the chamber 55.
  • the cone 53 is connected to the chamber 55 by a male connector 54 with thread.
  • the water box 4 comprises two seals 33 and 34 sealing, interposed between the wetting ring 12 and the pneumatic conveying conduits 2 and 5 respectively of the dry product and the humidified product.
  • the container 1 1 comprises to accommodate a groove 13 and 14 on each side of the housing of the wetting ring 12 ( Figure 7).
  • the conduits 2 and 5 are connected to the water box, respectively by means of male threaded boxes 35 and 36 peripheral, cooperating respectively with female threaded boxes 15 and 16 outside of the container 1 1 ( Figure 6).
  • the conduits 2 and 5 respectively have rubber tubes 31 and 32 which protrude from the male threaded boxes 35 and 36, so as to form respectively two projections 37 and 38 of the tubes 31 and 32.
  • the wetting ring 12 (FIGS. 8A and 8B) comprises two parts 17 and 18, both approximately of revolution around the axis of circulation 10, intended to be arranged respectively opposite the conduits 2 and 5 and at internally border the grooves 13 and 14.
  • the parts 17 and 18 have a common internal diameter d, for example equal to 28 mm, and respectively external diameters D1 and D2, for example equal to 44 and 50, 3 mm.
  • the wetting ring 12 and the part 18 of this ring have widths eO and e2 respectively, for example equal to 19, 5 and 14 mm.
  • the tip 60 of the lance 1 1 1, referenced 60A in a first embodiment for example consists of a reduced metal tube or an aluminum tube.
  • a second embodiment shown in Figure 9, it consists of a rubber cone 60B tapering towards the end of the lance.
  • FIG. 10 it consists of a metal tube 60C bent at 90 °.
  • a fourth embodiment ( Figure 1 1), it is formed of a metal tube 60D in Y.
  • the lance 1 12 is provided with an air box 7 placed between the chamber 55 and the nozzle 60.
  • This box 7 is connected to the chamber 55 by a male connector 57 with thread, and to the nozzle 60 (not shown) by a cone 58 made of rubber narrowing towards the nozzle 60 and connected to the latter by another male connector 59 with thread.
  • the air box 7 is supplied with air by an air transport duct 6. It comprises a container 71 placed in the circuit of the duct 5 for pneumatic transport of the humidified product and an air ring 72 placed in the container 71 and in communication with the air duct 6.
  • the air ring 72 is provided with holes 75 making it possible to introduce air into the humidified product to improve the homogeneity of the product.
  • These holes advantageously have a diameter of approximately 2 mm and an orientation of 45 ° relative to the axis of circulation 10 of the humidified product and they are in a preferred example the number of 16.
  • the holes 75 more generally have a diameter preferably greater than 1.5 mm.
  • the air box 7 has the function of improving the homogeneity of the wet mixture (cohesion of coarse grains-wet fine part) and thus of avoiding drips at the end of the lance, and can also make it possible to reduce the speed of the material leaving the lance and therefore the distance to the target.
  • the composition properties of the dry product used and the results obtained during the implementation of the method by means of a lance such as that of the first embodiment (referenced 1 1 1) will now be detailed.
  • the dry product comprises an additive having the double role of dispersant and stiffener, in the form of a polyphosphate of the tripolyphosphate or hexametaphosphate type, preferably sodium tripolyphate Na5P 3 O-
  • Tripolyphosphate is particularly interesting because it is not hygroscopic.
  • This additive is present in the dry mixture at a rate of 0.1 to 0.6%, preferably 0.2 to 0.3%.
  • an optimal content (0.1%) for good dispersion of the submicron particles is temporarily obtained during the dissolution and allows the wetting of the dry product with a small amount of water.
  • the content increases, the submicron particles are no longer dispersed and the hardening is accelerated.
  • the additive is not in sufficient quantity to be considered as an additional binder to the concrete binder.
  • the two functions of dispersion and stiffening / hardening are separated.
  • the dry mixture then contains a dispersant and a stiffener.
  • the dispersant is for example sodium tripolyphosphate at the content of 0.1%.
  • the stiffener is preferably aluminate of soda (AI 2 O 3 53-55% -Na 2 O 40-42%) finely ground (90% passing through a sieve of 0.09 mm), present in the dry product in an amount of 0.05 to 0.3% , preferably from 0.07 to 0.15.
  • the stiffener consists of 0.03 to 0.10% of sodium nitrite.
  • the sodium aluminate as stiffener, the hardening of the sprayed material is faster and it has little tendency to collapse for large thicknesses.
  • composition of the concretes which can be sprayed by this method and give a coating of low open porosity falls within the following field (the volume percentages have a meaning explained above):
  • this granular fraction can consist of
  • submicronic particles such as silica fumes, reactive alumina, smoke black;
  • dispersing stiffener preferably 0.2 to 0.3% of sodium tripolyphosphate
  • Example 1 Bauxite-based concrete
  • a Meynadier machine (which allows the transport of the dry product in an air flow) with a 12-hole rotor 120 mm high and 40 mm in diameter rotating at low speed (speed 1) and a water booster allowing obtaining a pressure of 8 bars was used to spray the concretes having the formulas given in table I.
  • Concrete A is a spray concrete available on the market, known for its low rebound rate.
  • Concrete B is a concrete with a low cement content (8%) having a composition suitable for high density spraying.
  • the same formula, but without stiffener, can be implemented by casting-vibration. The corresponding results are given in column B2 of table II.
  • Concrete C is a medium cement concrete (1 1%) with more silica smoke than concrete B, for better mechanical resistance at low temperature ( ⁇ 800 ° C), also having a composition adapted to the high density projection (column C1 of table II).
  • Column C2 of Table II corresponds to the version without stiffener set up by casting-vibration (CV).
  • the percentage of rebound which is measured during this test is always much higher than the percentage of rebound observed on an industrial site because only 50 kg of concrete is sprayed onto an initially virgin surface.
  • the properties after drying at 110 ° C. are insignificant because the hydrated calcium aluminates have not been broken down.
  • the open porosity is low when the concrete contains a lot of cement but it increases sharply during dehydration.
  • the volume percentages of water for C1 and C2 were calculated by treating the hardened concrete at 1200 ° C and not at 800 ° C, which has little effect on the result.
  • composition C makes it possible to obtain better properties after drying at 110 ° C.
  • Concrete E is also a concrete with low cement content. It can be put in place by pouring with a slight vibration if the stiffener is removed (column E2 of table IV).
  • the volume percentages of water were obtained by means of a treatment at 1200 ° C. and not at 800 ° C., of the hardened concrete, which results in a slight difference in the values obtained. It can be seen from the results set out in Table IV that concrete D can be sprayed with less water than it is poured. The properties are slightly lower because the porosity is higher due to the enclosed air.
  • composition G (Table V) which comprises non-oxide additives and can, subject to the addition of a low content of additive promoting the evacuation of the water vapor, be sprayed on a hot support (up to 800 ° C).
  • Composition F is a spray concrete commonly used for the maintenance of blast furnace gutters. Its properties are given for comparison:
  • composition I (table VII), where the ultrafine particles are not silica smoke but reactive alumina.
  • Composition H (Table VII) is a self-pouring concrete of the same type used in a steel pocket wall, the properties of which after application by casting are given for comparison.
  • J is a spray concrete available on the market, used to repair, by traditional dry spray projection, the walls of an electric arc furnace in a steelworks.
  • K is a high density concrete with a bonding system (powdered magnesia + silica smoke + soda ash dispersant) effective only if the amount of water added is small.
  • This concrete can be placed by vibration-casting in the absence of sodium aluminate (column K2 of table X). Using the improved lance and the stiffening additives described above, it is possible to spray this concrete with the small amount of water required (column K1 of table X).
  • composition K Carbon can be introduced into composition K to be used for the repair of magnesia-carbon bricks in a steel pocket dairy cord.
  • Composition L is an example where the large grains consist of virgin magnesia. Grains obtained from broken magnesia-carbon bricks can also be used.
  • An additional advantage of hot spraying the above concrete is that it does not require the same precautions when drying the concrete after installation and before use. This drying is necessary to remove any water that may be released on contact with the molten metal.
  • magnesia It is critical for products containing magnesia because it is likely to hydrate when swelling, which leads to cracking of the lining. If the residual lining on which it is projected is still hot, the water evaporates quickly and easily without risk of hydrating the grains of magnesia.

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé et une lance de projection d'un béton réfractaire par voie sèche. Selon le procédé, on mélange de l'eau avec un produit sec comprenant notamment des particules ultrafines additionnées, un dispersant et un accélérateur de durcissement, avant projection. Le mélange est effectué selon un pourcentage volumique d'eau inférieur à 25 %. La lance (1) comprend un conduit de transport d'eau (3) sous pression et des conduits de transport pneumatiques (2, 5) du produit sec et du produit humidifié, ainsi qu'une boîte à eau (4), comprenant une bague de mouillage (12). Celle-ci comprend quatre à huit ouvertures de circulation (21-24) de l'eau, sensiblement perpendiculaires à l'axe de circulation (10) du produit et ayant chacune un diamètre compris entre 0,8 et 1,2 mm. De plus, la lance comprend des moyens de mise sous pression d'au moins 8 bars de l'eau. Ainsi, la bague de mouillage (12) assure l'humidification du produit sec à cette pression élevée de l'eau.

Description

Procédé de projection d'un béton par voie sèche, lance de projection et bague de mouillage correspondantes.
La présente invention se rapporte à un procédé et à une lance de projection d'un béton par voie sèche, ainsi qu'à une bague de mouillage associée.
Les bétons contenant des particules ultrafines, c'est-à-dire submicroniques, dispersées par un défloculant (appelé aussi dispersant) peuvent être mis en oeuvre, par coulage ou coulage- vibration, avec très peu d'eau , ce qui permet d'obtenir une structure possédant une faible porosité ouverte (autrement dit une haute densité) et des résistances mécaniques élevées. Une haute densité est considérée comme la propriété physique la plus importante d'un béton réfractaire utilisé comme la face chaude d'un revêtement. Des propriétés d'usage telles que la résistance mécanique et la résistance à la corrosion dépendent directement de la porosité, donc de la densité des bétons. Les bétons réfractaires à faible quantité d'eau de gâchage sont utilisés dans de nombreuses applications à haute température (de 600 à 1600°C). Ces bétons doivent, pour être mis en oeuvre, être mélangés pendant quelques minutes dans un malaxeur intensif pour que le défloculant se dissolve, que les particules ultrafines soient dispersées et que le béton mouillé devienne ainsi fluide.
La projection mécanique de mortiers et bétons (appelée aussi gunitage) est par ailleurs une méthode de mise en oeuvre permettant d'éviter la mise en place d'un coffrage dans lequel le béton doit être coulé, ce qui permet des économies et un gain de temps important. Cependant, cette projection des bétons disponibles sur le marché nécessite l'ajout d'une quantité d'eau importante au mélange sec. La porosité du revêtement réfractaire obtenu est alors forte et les propriétés d'usage insuffisantes pour une utilisation durable en face chaude. Elle ne convient pas à la mise en oeuvre de bétons de haute densité. Le type de béton mentionné plus haut, avec particules ultrafines et dispersant, ne peut en effet être projeté en l'état au moyen des équipements de projection par voie sèche (avec transport du mélange sec par de l'air comprimé) conventionnels pour deux raisons:
• le mélange sec ne peut être correctement fluidifié par l'ajout d'une faible quantité d'eau à la lance, et
• les bétons à particules ultrafines défloculées sont thixothropes et se fluidifient lors des impacts sur une cible, sans y adhérer convenablement: il faut ajouter à ces bétons un raidisseur/accélérateur de durcissement qui fige le béton sur la paroi.
Il a été proposé de prémélanger avec de l'eau , la partie fine du béton comprenant le liant, les particules ultrafines et le défloculant et de pomper cette barbotine jusqu'à une buse pour l'incorporer au reste de la composition solide transporté par voie pneumatique. Ce système nécessite cependant une unité de mélange-pompage sophistiquée.
Dans d'autres procédés existants, un additif modificateur de prise liquide (accélérateur de durcissement) est pompé jusqu'à une buse, le reste de la composition étant transporté sous la forme d'un mélange sec jusqu'à l'entrée de la buse. Des inconvénients de cette technique sont qu'il faut pour ce faire une pompe-doseuse et que le bon dosage n'est jamais assuré quand le débit de solide varie. De plus, les additifs modificateurs de prise recommandés dégradent la résistance mécanique du béton après séchage, à composition du mélange sec et quantité d'eau ajoutée constantes.
D'autres ont choisi de prémélanger le mélange sec avec suffisamment peu d'eau pour pouvoir toujours le transporter par voie pneumatique et d'ajouter le complément d'eau à la buse.
Cependant, le transport pneumatique de solides humides est très délicat.
Quant à la projection par voie humide (transport avant projection sous forme de suspension solide-liquide), elle nécessite l'utilisation de pompes dispendieuses et ne possède pas la souplesse des installations par voie sèche, qui permettent de s'affranchir de la manipulation de béton mouillé.
La demande de brevet européen EP-A1 -0.506.421 décrit une méthode de projection par voie sèche dans laquelle une composition cimenteuse sèche est combinée avec un mélange d'eau, de fumée de silice et d'un accélérateur de durcissement au niveau d'une buse de projection. L'accélérateur, qui est introduit au préalable dans le mélange comprenant l'eau et la fumée de silice, représente 1 à 10% et préférentiellement 4 à 7% en poids de ciment dans le mélange final. La combinaison de la composition cimenteuse sèche et du liquide est effectuée dans une lance, au moyen d'une bague comprenant des ouvertures permettant d'introduire l'eau dans la composition sèche.
Une telle méthode ne permet pas d'obtenir des bétons réfractaires à haute densité et nécessite une unité de mélange- pompage sophistiquée, ainsi que la fourniture du matériau en deux composants séparés.
En ce qui concerne les lances de projection existantes pour des procédés de projection par voie sèche, le document EP-A1 - 0.405.969 divulgue une telle lance comprenant une tête de buse en communication avec un conduit de transport d'un produit sec et disposée de manière coulissante dans une pièce traversée par une arrivée d'eau. La tête de buse est pourvue d'ouvertures, par lesquelles l'eau peut pénétrer dans la tête de buse et ainsi se mélanger aux produits secs. Ces ouvertures sont disposées sous forme de séries axialement espacées, un mouvement axial de la tête de buse permettant d'ajuster le nombre d'ouvertures au regard de l'arrivée d'eau.
Une telle lance, en particulier, ne permet pas de projeter des bétons à haute densité connus.
Ainsi, les procédés et les dispositifs existants, ne permettent pas de projeter par voie sèche, de manière satisfaisante, un béton à haute densité. L'invention vise un procédé de projection par voie sèche d'un béton à haute densité et plus particulièrement d'un béton réfractaire.
Le procédé de projection de l'invention met en oeuvre un produit sec ayant un faible besoin en eau et conduisant à un béton de forte résistance mécanique et de faible porosité et ayant donc une bonne résistance à la corrosion.
L'invention concerne également une lance de projection d'un béton par voie sèche adapté au procédé de projection de l'invention, et une bague de mouillage d'une telle lance.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de projection d'un béton par voie sèche, dans lequel:
• on effectue un transport pneumatique d'un produit sec comprenant: - au moins un liant hydraulique et
- des granulats,
• on mélange le produit sec avec de l'eau de façon à obtenir un produit humidifié,
• on effectue un transport pneumatique du produit humidifié, et
• on projette le produit humidifié sur une surface. Selon l'invention:
• le produit sec comprend aussi:
- des particules ultrafines additionnées, - au moins un dispersant et
- au moins un accélérateur de durcissement,
• on effectue le mélange du produit sec et de l'eau selon un pourcentage volumique d'eau inférieur à 25 %, le pourcentage volumique d'eau correspondant au rapport du volume d'eau au volume réel du produit sec, et
• le produit sec a une composition telle que le produit humidifié après durcissement sur la surface constitue un béton réfractaire. Par " béton ", on entend un matériau comprenant des grains et un liant hydraulique, dans lequel les grains de taille supérieure à 20 mm représentent au plus 5% en poids sec du matériau.
La " projection par voie sèche " est une projection dans laquelle on ajoute de l'eau à un produit sec peu de temps avant la projection du mélange. Une autre définition est exprimée plus haut, et repose sur la succession des quatre étapes suivantes: transport pneumatique d'un produit sec, mélange de ce produit sec avec de l'eau, transport pneumatique du produit humidifié et projection d u produit humidifié sur une surface.
On désigne par " produit sec " un produit sans addition préalable d'eau, indépendamment de la possibilité que de l'eau soit présente en surface des grains.
Les termes " liant hydraulique " s'appliquent de manière générale à tout matériau qui se solidifie sous l'eau en agglomérant des grains. Cette définition n'est donc pas limitée à un ciment à base d'aluminate de calcium.
Le mot " granulat " s'applique à des grains de taille supérieure à 0, 1 mm. Le dispersant utilisé est apte à défloculer les particules ultrafines additionnées.
Le béton est " réfractaire " en ce qu'il est résistant à de hautes températures. Préférentiellement, un tel béton est apte au garnissage intérieur de fours industriels, où la température peut s'étendre de 20°C en phase froide à 2000°C en phase chaude. Ainsi, le béton réfractaire est avantageusement approprié à une zone soumise à une température supérieure à 600°C, et préférentiellement à 1400°C. De plus, il est préférentiellement capable de supporter des sollicitations thermomécaniques ou thermochimiques (corrosion) propres au garnissage intérieur d'un four industriel, et de résister au contact de fer ou d'acier liquide, ou de laitier les recouvrant, à des températures élevées telles que celles mentionnées plus haut.
Le pourcentage volumique d'eau utilisée dans la définition du procédé de projection de l'invention est une grandeur représentative de la haute densité du béton obtenu, pour des raisons exposés ci-après. Ce pourcentage est défini et calculé de la manière suivante. En référence aux figures 1 à 3, un grain 100 comprend une partie solide 101 creusée extérieurement par des pores ouverts 102 et intérieurement par des pores fermés 103 (figure 1 ). On appelle " volume absolu " v1 du grain 100, le volume de cette partie solide 101 . Si l'on ne tient pas compte des pores fermés 103 (figure 2), on définit un " volume réel " v2 du grain 100 et si l'on ne tient compte d'aucun des pores 102 et 1 03 (figure 3), on obtient un volume apparent v3 (bulk volume). Ces mêmes définitions s'appliquent à un béton durci, mais avec deux niveaux de structures correspondant à des grains poreux dans une matrice poreuse.
Ainsi, on désignera conventionnellement par " volume réel " du matériau constitué par le produit sec ou le béton, le volume mesuré en excluant non seulement la porosité ouverte du matériau pris dans son ensemble, mais aussi la porosité ouverte des grains du matériau. Ainsi, seule la porosité fermée des grains et éventuellement de la matrice du matériau est incluse dans le volume considéré. De façon similaire, la " porosité ouverte " du matériau désignera ci-après non seulement la porosité ouverte du matériau pris dans son ensemble, mais aussi la porosité ouverte des grains du matériau.
Les masses volumiques absolue, réelle et apparente sont définies de manière corrélative.
Dans tout ce qui suit, on utilise les normes de mesure suivantes:
• pour la mesure de la masse volumique apparente et de la porosité ouverte, la norme R9 PRE et/ou la norme ENV 1402-6 CEN,
• pour la résistance mécanique (résistance à la flexion et à l'écrasement) la norme R27 PRE et/ou la norme ENV 1402-6 CEN,
• pour la préparation et la cuisson des matériaux, la norme R28 PRE et/ou la norme ENV 1402-5 CEN , et • pour la variation permanente de dimension, la norme R28 PRE et/ou le norme ENV 1402-6 CEN .
Le pourcentage volumique d'eau est défini et exprimé ainsi:
• on mesure la masse de produit sec (béton en l'état de livraison) introduite dans la trémie d'alimentation avant projection et la masse d'eau dans la bonbonne du surpresseur avant projection,
• on effectue la projection par voie sèche du produit h umidifié par l'eau et on mesure la masse de produit sec restant dans la trémie après projection et la masse d'au restant dans la bonbonne du surpresseur après projection; on en déduit, par différences, les masses de produit sec et d'eau utilisées pendant la projection et donc le pourcentage massique M de la masse d'eau sur la masse de produit sec,
• on prélève du béton consolidé sur la cible, on le soumet à un traitement à 800°C et on mesure sa porosité ouverte po
(exprimée comme une proportion comprise entre 0 et 1 ) ainsi que la masse volumique apparente mva de ce béton; on en déduit la masse volumique réelle:
mvr : mva 1 -po
• on calcule finalement le pourcentage volumique d'eau V à partir de la masse volumique p de l'eau ( 1 g/cm3) par la formule:
V = Mx mvr
le rapport V étant exprimé sous forme de pourcentage.
Le pourcentage du volume d'eau ainsi défini correspond au rapport de mélange du volume d'eau au volume réel du produit sec. En effet, la cuisson à 800°C du béton consolidé prélevé sur la cible permet de déshydrater le matériau sans modifier, par la formation de porosité fermée liée à du frittage, sa masse volumique apparente. La température de 800°C est en effet suffisamment élevée pour produire une déshydratation satisfaisante et suffisamment basse pour éviter les effets du frittage. La masse volumique apparente du béton obtenu est donc très proche de celle du produit sec et le pourcentage V est très voisin du pourcentage donné par le rapport de mélange d u volume d'eau au volume réel du produit sec. Ce pourcentage volumique d'eau V est représentatif de la densité d u béton durci, tout en tenant compte de la qualité du procédé de projection, c'est-à-dire de sa contribution à la haute densité d u béton. En effet, la porosité ouverte (par exemple après cuisson à 800°C) ne résulte pas que de la qualité de la projection, mais aussi de la porosité ouverte des granulats et de l'air piégé. L'utilisation de la seule porosité ouverte pour qualifier la densité du béton obtenu fausserait donc les comparaisons en faisant intervenir de manière significative des propriétés propres aux matériaux utilisés. Le rapport massique de l'eau au produit sec ne serait pas non plus satisfaisant, car il varie beaucoup avec la densité des granulats. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire de faire intervenir la porosité fermée (des grains essentiellement), ce qui nécessiterait de broyer très finement le béton déshydraté afin de déterminer la masse volumique absolue moyenne de l'ensemble des phases solides.
Le pourcentage volumique d'eau inférieur à 25% selon l'invention est considérablement plus bas que les pourcentages volumiques d'eau obtenus par les procédés de projection par voie sèche existants. La mise en œuvre du procédé de projection de l'invention est en particulier réalisable grâce à l'emploi de compositions judicieusement choisies et d'une lance de projection appropriée.
En pratique, la quantité d'eau totale ajoutée à la lance au mélange sec est aussi faible que celle que l'on ajouterait dans un malaxeur pour le coulage derrière un gabarit. De manière générale, les propriétés des bétons obtenus après cette projection par voie sèche sont très supérieures à celles obtenus par les projections traditionnelles par voie sèche.
Quant aux avantages de la projection par voie sèche par rapport aux autres modes d'obtention de béton à haute densité, ils sont exposés plus haut. Il convient de noter, en particulier, que l'absence de coffrage est particulièrement intéressante pour rechaper des garnissages réfractaires partiellement usés (en particulier le cordon laitier de poches à acier par des bétons basiques à faible besoin en eau) pour deux raisons:
• il n'est pas nécessaire d'attendre le refroidissement d'un garnissage usé pour le rénover, et
• il est, même après refroidissement, d ifficile de mettre en place un coffrage sur un garnissage existant et de remplir l'espace réduit entre le garnissage partiellement et irrégulièrement usé et le coffrage.
Préférentiellement, le produit sec, le mélange et les transports sont tels que le produit après durcissement sur la surface a une porosité ouverte inférieure à 22% après traitement à 1 10°C et inférieure à 25% après traitement à 800°C.
Le liant hydraulique comprend préférentiellement un liant magnésien.
Le procédé de projection autorise ainsi la formation de béton basique carboné avec peu d'eau, q ui possède une bonne résistance mécanique aux températures intermédiaires (600- 1200°C), et éventuellement à de plus hautes températures.
Il peut également être intéressant que le liant hydraulique comprenne un liant à base de ciment d'aluminate de calcium, ce dernier représentant avantageusement moins de 8% et préférentiellement moins de 4%, en poids d u produit sec.
Une faible teneur en ciment d'aluminate de calcium permet d'améliorer la réfractarité des bétons alumino-siliceux.
Préférentiellement, les particules ultrafines additionnées sont choisies parmi les fumées de silice, de l'alumine réactive et du noir de fumée ou l'une quelconque de leurs combinaisons.
De plus, ces particules ultrafines additionnées constituent avantageusement 4 à 12% en volume du produit sec, ce pourcentage volumique correspondant au rapport du volume absolu des particules ultrafines au volume réel d u produit sec. Comme pour le calcul du pourcentage volumique d'eau, ce pourcentage volumique est défini à partir de la masse volumique réelle du béton consolidé après traitement à 800°C (mvr), obtenu grâce à la mesure de la masse volumique apparente mva et de la porosité ouverte po. En notant M 1 , le pourcentage massique des particules ultrafines au produit sec et p1 la masse volumique absolue des particules ultrafines additionnées, le pourcentage volumique des particules ultrafines V1 vaut donc:
M1
V1 = — x mvr p1 Selon un premier choix préféré de l'accélérateur de durcissement, celui-ci comprend de l'aluminate de soude, en quantité inférieure à 0, 5% en poids du produit sec. L'aluminate de soude représente avantageusement entre 0,05 et 0,3% en poids du produit sec, et préférentiellement entre 0,07 et 0, 15%.
Selon un deuxième choix préféré de l'accélérateur de durcissement, celui-ci comprend du nitrite de soude, en quantité inférieure à 0, 5% en poids du produit sec, et représentant préférentiellement entre 0, 03 et 0, 1 % en poids du produit sec.
Selon un troisième choix préféré de l'accélérateur de durcissement, celui-ci est constitué par le dispersant. Le dispersant est alors avantageusement un polyphosphate de soude, comprenant préférentiellement du tripolyphosphate de soude et/ou de l'hexaméthaphosphate de soude. De plus, le dispersant ayant également la fonction d'accélérateur de durcissement représente avantageusement entre 0, 15 et 0,6% en poids du produit sec, et préférentiellement entre 0,2 et 0,4%. Ces différentes réalisations de l'accélérateur de durcissement ont pour avantages de figer le produit sur la cible sans dégrader la résistance mécanique du béton, comme ceci se produit par exemple lorsqu'on utilise du silicate de soude. Plus généralement, l'accélérateur de durcissement choisi parmi les modes de mise en oeuvre ci-dessus ne détériore pas les propriétés mécaniques du béton après d urcissement et montée en température. Qui plus est, le dispersant ayant également la fonction d'accélérateur de durcissement présente l'avantage de ne pas être hygroscopique et de pouvoir être présent dans le prod uit sec prêt à l'emploi sans réduire fortement la durée de bonne conservation de ce produit.
Dans une forme avantageuse de mise en oeuvre, le produit sec comprend , les pourcentages des d ifférents constituants étant indiqués en poids du produit sec:
- 15 à 25% de magnésie broyée à moins de 100 μm, - 1 à 6% de fumée de silice,
- 0 à 3 % de noir de fumée,
- 0,05 à 0,5% d u dispersant,
- et 75 à 85% de granulats à base de magnésie.
Les granulats à base de magnésie comprennent alors avantageusement, en pourcentages en poids du produit sec:
• 45% à 55% de grains de 1 ,2 à 5 mm,
• 10 à 20% de grains de 0,4 à 1 ,2 mm, et
• 5 à 15% de grains de 0, 1 à 0,4 mm .
Dans une autre forme avantageuse de mise en oeuvre: • les granulats sont réfractaires et sont choisis parmi de l'alumine, de la silice, de la magnésie, de la chaux et leurs combinaisons, du carbone et du carbure de silicium, représentent 50 à 74% en volume du prod uit sec, le pourcentage volumique des granulats correspondant au rapport du volume apparent des granulats au volume réel du produit sec, et sont préférentiellement d' une taille maximale comprise entre 3 et 10 mm, à 5% près en poids du produit sec, • le produit sec comprend des grains fins représentant 20 à 34% en volume du produit sec, le pourcentage volumique correspondant au rapport du volume absolu des grains fins au volume réel du produit sec, ces grains fins étant constitués:
- de grains réfractaires choisis parmi de l'alumine, de la silice, de la magnésie et leurs combinaisons, du carbone et du carbure de silicium, représentant 50 à 100% en volume des grains fins, et - de ciment d'aluminate de calcium, représentant 0 à 50% en volume des grains fins.
Le pourcentage volumique des grains fins est défini de la même manière que le pourcentage volumique de fumée de silice, exposé plus haut. En ce qui concerne le pourcentage volumique des granulats (de taille supérieure à 100 μm), il faut faire intervenir le volume apparent des granulats. En effet, c'est l'enveloppe extérieure des grains qui importe dans l'emboîtement des fractions granulaires. En notant M2 le pourcentage massique des granulats au produit sec et p2, la masse volumique apparente des granulats, le pourcentage volumique V2 des granulats est alors défini par:
M2 V2 = — x mvr P2
Avantageusement, le produit sec comprend des fibres organiques de polypropylène ou de polyéthylène, représentant préférentiellement entre 0,02 et 0,08% en poids du produit sec.
De plus, l'eau est préférentiellement conduite pour être mélangée au produit sec sous une pression au moins égale à 8 bars.
Les différents modes de mise en oeuvre exposés ci-dessus, considérés séparément ou associés selon leurs combinaisons techniquement possibles, peuvent permettre, dans le très court temps de contact entre le produit sec et l'eau avant immobilisation sur la cible, d'obtenir des propriétés d'usage très intéressantes du béton durci (forte résistance mécanique, faible porosité et donc bonne résistance à la corrosion), avec peu d'eau.
L'invention a également pour objet une lance de projection d'un béton par voie sèche, permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Cette lance comprend:
• un conduit de transport pneumatique d'un produit sec,
• un conduit de transport d'eau sous pression,
• une boîte à eau comprenant: - un récipient en communication avec le conduit de transport pneumatique d u produit sec, destiné à contenir un mélange de produit sec et d'eau en provenance des conduits, et - une bague de mouillage disposée autour d 'un axe de circulation du produit, contenue dans le récipient et en communication avec le cond uit de transport d'eau , cette bague de mouillage comprenant des ouvertures de circulation de l'eau et étant destinée à recevoir l'eau en provenance d u conduit d'eau et à assurer l'introduction de l'eau dans le récipient par les ouvertures de circulation, et
- un conduit de transport pneumatique d u prod uit h umidifié avec l'eau, en communication avec le récipient de la boîte à eau.
Selon l'invention:
• la lance comprend des moyens de mise sous pression d'au moins 8 bars de l'eau dans le conduit de transport d'eau, et
• les ouvertures de circulation de la bague de mouillage: - sont en nombre compris entre 4 et 8,
- sont sensiblement perpendiculaires à l'axe de circulation du produit, et
- ont chacune un diamètre compris entre 0,8 et 1 ,2 mm. Une telle configuration de la lance permet le mouillage efficace d u produit sec par une faible quantité d 'eau pendant le temps très court d'incorporation de l'eau. Elle peut être couplée à des machines courantes de projection par voie sèche, où la suspension du solide dans l'air est réalisée soit grâce à une pompe équipée d'un rotor mû électriquement ou mû par air comprimé ou par eau sous pression, soit de manière discontinue régulière grâce à un sas sous pression d'air comprimé. Il est souhaitable qu'un flux régulier de produit sec et d'air arrive à la lance. Pour ce faire, une machine de projection à rotor dont les loges sont étroitement juxtaposées (rotor à secteurs plutôt qu'à trous) est préférée. De manière surprenante, les particularités des ouvertures de circulation de la bague de mouillage, combinées avec la forte pression appliquée, autorisent les projections par voie sèche d'un béton à haute densité. Avantageusement, les ouvertures de circulation sont disposées dans un plan perpendiculaire à l'axe de circulation du produit et sont régulièrement réparties autour de cet axe. Les ouvertures ont préférentiellement chacune un diamètre environ égal à 1 mm et sont préférentiellement au nombre de quatre. Dans une forme préférée de réalisation , la boîte à eau comprend deux joints placés entre la bague de mouillage et respectivement les conduits de transport pneumatique du produit sec et d u produit h umidifié, capables d'assurer une très bonne étanchéité de la bague de mouillage à une pression d'au moins 8 bars, de façon à ce que l'eau passe du conduit de transport d'eau vers le récipient de la boîte à eau quasi-exclusivement par les ouvertures de la bague de mouillage.
Avantageusement, ces joints sont toriques et ont un diamètre approximativement égal à celui de la bague de mouillage. De plus, les conduits de transport pneumatique du prod uit sec et du produit humidifié exercent de préférence respectivement des compressions sur les joints par serrage.
Il est avantageux que le conduit de transport du conduit humidifié ait une longueur comprise entre 600 et 1 500 mm , et préférentiellement environ égale à 1500 mm .
La lance de projection comprend avantageusement une boîte à air disposée dans le conduit de transport du produit humidifié et en communication avec un conduit de transport d'air, cette boîte à air comprenant des ouvertures permettant d'introduire de l'air dans le produit humidifié, de manière à améliorer l'homogénéité du produit.
L'invention concerne également une bague de mouillage pour une lance de projection conforme à l'invention .
La présente invention sera mieux comprise et illustrée au moyen des exemples suivants de mise en oeuvre et de réalisation, nullement limitatifs, en référence aux figures annexées sur lesquelles:
- la figure 1 schématise la détermination du volume absolu d'un grain ; - la figure 2 schématise la détermination du volume réel d'un grain ;
- la figure 3 schématise la déterm ination du volume apparent d'un grain ;
- la figure 4 est une représentation simplifiée d'une lance selon l'invention ;
- la figure 5 représente de manière détaillée une vue éclatée d'un premier mode de réalisation d'une lance selon l'invention ;
- la figure 6 montre en coupe transversale la boîte à eau de la lance de la figure 5 ; - la figure 7 montre en vue latérale le récipient de la boîte à eau de la figure 6 ;
- la figure 8A montre en vue latérale la bague de mouillage de la boîte à eau de la figure 6 ;
- la figure 8B montre en vue de face la bague de mouillage de la figure 8A ;
- la figure 9 représente une première variante de réalisation de l'embout de la lance de la figure 5 ;
- la figure 1 0 représente une deuxième variante de réalisation de l'embout de la lance de la figure 5 ; - la figure 1 1 représente une troisième variante de réalisation de l'embout de la lance de la figure 5 ; et
- la figure 12 montre en vue éclatée un deuxième mode de réalisation d'une lance selon l'invention.
Le contenu des dessins doit être considéré comme faisant partie intégrante de la description.
Une lance 1 de projection par voie sèche (figure 4) comprend un conduit de transport pneumatique 2 d'un produit sec, un conduit de transport d'eau 3 sous pression , une boîte à eau 4 et un conduit de transport pneumatique 5 d u produit humidifié avec l'eau . Dans tout ce qui suit, on distingue deux types d'applications : les projections à " fort débit " (du produit humidifié), supérieur à 3 t/h, et celles à " faible débit ", inférieur à 3 t/h.
Le conduit de transport d'eau 3 est pourvu de moyens de mise sous pression d'au moins 8 bars de l'eau, éventuellement grâce à un surpresseur. Pour une projection à fort débit, la pression d'eau est préférentiellement d'au moins 50 bars. Ce conduit d'eau est équipé d'un double système de vannes comprenant une vanne quart de tour 41 autorisant l'ouverture ou la fermeture de l'arrivée d'eau et une vanne à pointeau 42 permettant de doser cette arrivée d'eau.
La partie 43 du conduit 3 prévue entre les vannes 41 et 42 et la boîte à eau 4 est par exemple constituée d'une partie coudée, pour des utilisations de projection sur une paroi chaude. En revanche, pour des projections sur paroi froide, cette partie 43 est préférentiellement formée d'un tuyau souple, suffisamment long pour que les vannes 41 et 42 puissent être manipulées par un opérateur en même temps que l'extrémité du conduit de transport pneumatique 5. Cette réalisation facilite ainsi les réglages. La lance 1 est également pourvue de moyens permettant d'obtenir en amont du conduit 2 de transport pneumatique, un débit d'air disponible, rapporté à la pression de 1 bar, au moins égal à 8 m3/mn, sous une pression de 5 bars. Il est ainsi possible de disposer d'une pression suffisante en aval (avantageusement 2 bars pour faible débit et 3 bars pour fort débit) et d'assurer de cette manière une bonne dilution du solide dans l'air et un flux régulier. Le conduit 2 est avantageusement formé d'un tuyau ayant un diamètre d'environ 40 mm pour des applications à faible débit et 50 mm pour des applications à fort débit. Le conduit 5 de transport pneumatique du produit humide comporte une chambre de mouillage/malaxage 55, un presse- étoupe de jonction 56 et un embout 60 de la lance 1 . La chambre 55 est de préférence constituée d'une matière flexible et, est par exemple formée d'un tuyau de caoutchouc. L'embout 60 est par exemple un tube en aluminium. Avantageusement, le tuyau formant la chambre de mouillage 55 et l'embout 60 ont les dimensions suivantes:
• pour une projection à faible débit sur une paroi froide: diamètre de la chambre 55 d'environ 40 mm ( 1 ,5") et longueur de la chambre 55 comprise entre 600 mm et 1500 mm, de préférence égale à 1500 mm; longueur de l'embout 60 comprise entre 200 et 250 mm ;
• projection à fort débit sur une paroi froide: diamètre de la chambre 55 d'environ 50 mm (2") et longueur de la chambre 55 de 1500 mm; longueur de l'embout 60 comprise entre 200 et 250 mm ;
• projection sur une paroi chaude: longueur de la chambre 55 d'environ 1 500 mm ; l'embout 60 est constitué d'un tube rigide dont la longueur est fonction des dimensions du four ou de la poche dans laquelle on projette le béton et peut atteindre en particulier 3 à 4 m, de telle sorte que la longueur totale du conduit 5 de transport pneumatique du produit humide peut valoir environ 5 m.
La boîte à eau 4 comprend un récipient 1 1 en communication avec le conduit 2 de transport pneumatique du produit sec et une bague de mouillage 12 disposée dans le récipient 1 1 autour d'un axe de circulation 10 des produits sec et humidifié (la circulation des produits étant entendue au niveau de la boîte à eau 4). La bague de mouillage 12 est en communication avec le conduit 3 de transport d'eau et comprend des ouvertures 21 -24 de circulation de l'eau, permettant l'introduction de l'eau dans le récipient 1 1 pour l'humidification du produit sec. Les ouvertures 21 -24 ont un diamètre compris entre 0,8 et 1 ,2 mm, et préférentiellement égal à 1 mm. Elles sont sensiblement perpendiculaires à l'axe de circulation 10, et sont avantageusement disposées dans un plan perpendiculaire à cet axe et réparties régulièrement autour de cet axe. Préférentiellement, le nombre de ces ouvertures vaut 4 (comme dans l'exemple représenté) pour des applications à faible débit, et 8 pour des applications à fort débit. La boîte à eau 4 est conçue pour bénéficier d'une étanchéité quasi totale sous les pressions d'eau utilisées.
Des modes de réalisation particuliers de la lance et de la boîte à eau vont maintenant être détaillés en référence aux figures 5 à 12, pour lesquelles des éléments identiques ou similaires sont désignés par les mêmes références. Les caractéristiques des différents modes de réalisation peuvent être combinées de toutes les manières techniquement possibles, la boîte à eau décrite pouvant notamment être adaptée à l'une quelconque des lances de projection .
Dans un premier mode de réalisation de la lance 1 , référencée 1 1 1 et représentée sur la figure 5 , le conduit 5 de transport pneumatique du produit humidifié comprend , outre la chambre 55, le presse-étoupe 56 et l'embout 60, un cône 53 en caoutchouc interposé entre la boîte à eau 4 et la chambre 55, et ayant un diamètre décroissant vers la chambre 55. Le cône 53 est relié à la chambre 55 par un raccord mâle 54 avec filetage.
La boîte à eau 4, détaillée sur les figures 6, 7, 8A et 8B, comprend deux joints 33 et 34 d'étanchéité, interposés entre la bague de mouillage 12 et respectivement les conduits de transport pneumatique 2 et 5 du produit sec et du produit humidifié. Le récipient 1 1 comporte pour les accueillir une gorge 13 et 14 de chaque côté du logement de la bague de mouillage 12 (figure 7). De plus, les conduits 2 et 5 sont raccordés à la boîte à eau , respectivement au moyen de boîtes filetées mâles 35 et 36 périphériques, coopérant respectivement avec des boîtes filetées femelles 15 et 16 extérieures du récipient 1 1 (figure 6). Les conduits 2 et 5 ont respectivement des tubes en caoutchouc 31 et 32 qui dépassent des boîtes filetées mâles 35 et 36, de manière à former respectivement deux avancées 37 et 38 des tubes 31 et 32. Ces avancées 37 et 38, ayant avantageusement une longueur de 5 mm, ont pour fonction d'exercer respectivement des compressions sur les joints 33 et 34 lors du vissage des conduits 2 et 5 à la boîte à eau 4. Ainsi, les joints 33 et 34 comprimés assurent une étanchéité quasi parfaite de la boîte à eau 4, de telle sorte que l'eau est injectée presque exclusivement par les trous 21 - 24 de la bague de mouillage 12.
La bague de mouillage 12 (figure 8A et 8B) comporte deux parties 17 et 18, toutes deux approximativement de révolution autour de l'axe de circulation 10, destinées à être disposées respectivement en vis-à-vis des conduits 2 et 5 et à border intérieurement les gorges 13 et 14. Les parties 17 et 18 ont un diamètre intérieur d commun, par exemple égal à 28 mm, et respectivement des diamètres extérieurs D1 et D2, par exemple égaux à 44 et 50, 3 mm. La bague de mouillage 12 et la partie 18 de cette bague ont respectivement des largeurs eO et e2, par exemple égales à 19, 5 et 14 mm .
L'embout 60 de la lance 1 1 1 , référencé 60A dans une première forme de réalisation (figure 5), est par exemple constitué d'un tube métallique réduit ou d'un tube en aluminium. Dans une deuxième forme de réalisation, représentée sur la figure 9, il est constitué d'un cône 60B en caoutchouc se rétrécissant vers l'extrémité de la lance. Dans une troisième forme de réalisation (figure 10), il est constitué d'un tube métallique 60C coudé à 90°. Dans une quatrième forme de réalisation (figure 1 1 ), il est formé d'un tube métallique 60D en Y.
Selon un second mode de réalisation de la lance 1 , référencée 1 12 et représentée sur la figure 12, la lance 1 12 est pourvue d'une boîte à air 7 placée entre la chambre 55 et l'embout 60. Cette boîte 7 est reliée à la chambre 55 par un raccord mâle 57 avec filetage, et à l'embout 60 (non représenté) par un cône 58 en caoutchouc rétrécissant vers l'embout 60 et relié à ce dernier par un autre raccord mâle 59 avec filetage. La boîte à air 7 est alimentée en air par un conduit de transport d'air 6. Elle comprend un récipient 71 placé dans le circuit du conduit 5 de transport pneumatique du produit humidifié et une bague à air 72 placée dans le récipient 71 et en communication avec le conduit d'air 6. La bague à air 72 est pourvue de trous 75 permettant d'introduire de l'air dans le produit humidifié pour améliorer l'homogénéité du produit. Ces trous ont avantageusement un diamètre d'environ 2 mm et une orientation de 45° par rapport à l'axe de circulation 10 du produit humidifié et ils sont dans un exemple préféré au nombre de 16. Les trous 75 ont plus généralement un diamètre de préférence supérieur à 1 , 5 mm . La boîte à air 7 a pour fonction d'améliorer l'homogénéité du mélange humide (cohésion gros grains-partie fine mouillée) et d'éviter ainsi les coulures à l'extrémité de la lance, et peut permettre aussi de diminuer la vitesse du matériau en sortie de lance et donc la distance lance- cible. Les propriétés de composition du produit sec utilisé et les résultats obtenus lors de la mise en œuvre du procédé au moyen d'une lance telle que celle d u premier mode de réalisation (référencée 1 1 1 ) vont maintenant être détaillées.
Dans une forme avantageuse de réalisation, le produit sec comprend un additif ayant le double rôle de dispersant et de raidisseur, sous forme d'un polyphosphate de type tripolyphosphate ou hexametaphosphate, de préférence tripolyphate de soude Na5P3O-|0 sous une forme rapidement soluble (atomisé et/ou à forte teneur en forme cristallographique 1 de haute température). Le tripolyphosphate est particulièrement intéressant car il n'est pas hygroscopique.
Cet additif est présent dans le mélange sec à raison de 0, 1 5 à 0,6 %, de préférence 0,2 à 0, 3 % . Ainsi, une teneur optimale (de 0, 1 %) pour une bonne dispersion des particules submicroniques est obtenue temporairement pendant la dissolution et permet le mouillage du produit sec par une faible quantité d'eau. Lorsque la teneur augmente, les particules submicroniques ne sont plus dispersées et le durcissement est accéléré. On notera que l'additif n'est pas en quantité suffisante pour être considéré comme un liant additionnel au liant du béton .
Dans d'autres formes de réalisation , les deux fonctions de dispersion et raidissement/durcissement sont séparées. Le mélange sec contient alors un dispersant et un raidisseur. Le dispersant est par exemple d u tripolyphosphate de soude à la teneur de 0, 1 %. Le raidisseur est de préférence de l'aluminate de soude (AI2O3 53-55 %-Na2O 40-42 %) finement broyé (90 % passant au tamis de 0,09 mm), présent dans le produit sec à raison de 0,05 à 0,3 %, de préférence de 0,07 à 0, 15.
Dans une variante de réalisation, le raidisseur est constitué de 0,03 à 0, 10 % de nitrite de soude. Toutefois, avec l'aluminate de soude comme raidisseur, le durcissement du matériau projeté est plus rapide et celui-ci a peu tendance à s'affaisser pour de fortes épaisseurs.
La composition des bétons qui peuvent être projetés par cette méthode et donner un revêtement de faible porosité ouverte (moins de 22 % après traitement à 1 10°C et moins de 25 % après traitement à 800°C) entre dans le champ suivant (les pourcentages volumiques ont une signification explicitée plus haut) :
- 50 à 74 volume % de granulats (grains plus gros de 0, 1 mm) réfractaires à base d'alumine, de silice, de magnésie et de leurs combinaisons ainsi que de carbone et/ou carbure de silicium, dont la dimension maximale de grain est comprise entre 3 et 10 mm. La préparation et le mélange de ces granulats sont réalisés de façon à obtenir une distribution granulométrique obéissant aux lois bien connues (lois d'Andreasen, Fuller, Dinger et Funk... ) déterminant un emboîtement granulaire compact ;
- 20 à 34 volume % des grains fins de dimension comprise entre 1 et 100 μm ; cette fraction granulaire peut être constituée de
• 50 à 100 % grains réfractaires parmi ceux mentionnées ci-dessus,
• 0 à 50 % de ciment d'aluminate de calcium ;
- 4 à 12 volume % de particules submicroniques telles que fumées de silice, alumine réactive, noir de fumée ;
- 0, 15 à 0,6 poids % de dispersant-raidisseur, de préférence 0,2 à 0,3 % de tripolyphosphate de soude ; et
- 0,02 à 0,08 poids % de fibres organiques de polypropylène ou polyéthylène, utilisées pour permettre l'évacuation de la vapeur d'eau lors du séchage ; la teneur choisie doit permettre le bon écoulement d u mélange sec dans la trémie d'alimentation. Exemple 1 : Bétons à base de bauxite
Une machine Meynadier (qui permet le transport du produit sec dans un flux d'air) avec un rotor à 12 trous de hauteur 120 mm et de diamètre 40 mm tournant à petite vitesse (vitesse 1 ) et un surpresseur d'eau permettant d'obtenir une pression de 8 bars a été utilisée pour projeter les bétons ayant les formules données dans le tableau I.
Tableau I - Compositions pour l'exemple 1
Figure imgf000024_0001
* Le béton A est un béton de projection disponible sur le marché, reconnu pour son faible taux de rebond. Le béton B est un béton à basse teneur en ciment (8 %) ayant une composition adaptée à la projection haute densité. La même formule, mais sans raidisseur, peut être mise en place par coulage-vibration. Les résultats correspondants sont donnés dans la colonne B2 du tableau II.
* Le béton C est un béton à moyenne teneur en ciment (1 1 %) avec plus de fumée de silice que le béton B, pour une meilleure résistance mécanique à basse température (< 800°C), ayant aussi une composition adaptée à la projection haute densité (colonne C1 du tableau II). La colonne C2 du tableau II correspond à la version sans raidisseur mise en place par coulage-vibration (CV).
Ces bétons ont été projetés sur un panneau vertical en bois 800 x 300 x 65 mm3 dans lequel des eprouvettes de format 230 x 64 x 54 mm3 ont été découpées après 48 h de conservation en atmosphère humide à 20°C.
Il convient de noter que le pourcentage de rebond qui est mesuré lors de cet essai est toujours très supérieur au pourcentage de rebond constaté sur site industriel car seulement 50 kg de béton sont projetés sur une surface initialement vierge. De plus, les propriétés après séchage à 1 10°C sont peu significatives car les aluminates de calcium hydratés n'ont pas été décomposés. La porosité ouverte est faible lorsque le béton contient beaucoup de ciment mais elle augmente fortement lors de la déshydratation.
Tableau II - Mise en œuvre et résultats pour l'exemple 1
Figure imgf000026_0001
Les pourcentages volumiques d'eau pour C1 et C2 ont été calculés au moyen d'un traitement à 1200°C du béton durci et non à 800°C, ce qui a une faible incidence sur le résultat.
On voit sur les résultats du tableau II que le béton B peut être projeté avec beaucoup moins d'eau que le béton A et que la densité, la porosité, les résistances mécaniques et la résistance à O 01/17924
l'abrasion après déshydratation et cuisson sont nettement améliorées. La composition C permet d'obtenir de meilleures propriétés après séchage à 1 10°C.
A composition identique (hors raidisseur) , les propriétés obtenues par projection et par coulage-vibration ne sont pas très différentes.
Exemple 2 : Bétons à base d'andalousite et de bauxite
Les mêmes essais ont été réalisés avec les compositions indiquées dans le tableau III, pour lesquelles différents types et teneurs de raidisseurs ont été utilisés. Pour la silice volatilisée (autre dénomination de la fumée de silice) , " D " et " ND " signifient respectivement " densifiée ", c'est-à-dire agglomérée pour faciliter l'écoulement à sec, et " non densifiée ". La fumée de silice ND est préférée. L'abréviation " r.s " signifie " rapidement soluble ".
Tableau III - Compositions pour l'exemple 2
Figure imgf000027_0001
Le béton D est un béton à basse teneur en ciment ayant une composition adaptée à la projection haute densité (colonne D 1 du tableau IV). Il peut être mis en place par coulage sans vibration si on supprime le raidisseur (colonne D2 du tableau IV : mise en œuvre par coulage = C).
Le béton E est aussi un béton à basse teneur en ciment. Il peut être mis en place par coulage avec une légère vibration si on supprime le raidisseur (colonne E2 du tableau IV).
Dans cet exemple également, les pourcentages volumiques d'eau ont été obtenus au moyen d'un traitement à 1200°C et non à 800°C, du béton durci, ce qui entraîne un faible écart sur les valeurs obtenues. On voit sur les résultats exposés dans le tableau IV que le béton D peut être projeté avec moins d'eau qu'il n'est coulé. Les propriétés sont légèrement inférieures car la porosité est plus élevée du fait de l'air enfermé.
Les essais avec la formule E montrent que la meilleure projection et les meilleures propriétés sont obtenues avec 0,30 % de tripolyphosphate de soude r.s. (à 70 % de forme 1 ) comme additif unique dispersant/raidisseur (composition E1 e) et avec 0,05 % d'aluminate de soude comme raidisseur associé à 0, 12 % de tripolyphosphate de soude comme dispersant.
Tableau IV - Mise en œuvre et résultats pour l'exemple 2
Figure imgf000029_0001
Exemple 3 : Béton à base de corindon électrofondu avec carbure de silicium et graphite
Les mêmes essais que dans l'exemple 2 ont été réalisés avec la composition G (tableau V) qui comporte des additifs non-oxydes et peut, sous réserve de l'ajout d'une faible teneur d'additif favorisant l'évacuation de la vapeur d'eau, être projetée sur un support chaud (jusqu'à 800°C).
La composition F est un béton de projection couramment utilisé pour l'entretien des rigoles de haut fourneau. Ses propriétés sont données pour comparaison :
Tableau V - Compositions pour l'exemple 3
Figure imgf000030_0001
Tableau VI - Mise en œuvre et résultats pour l'exemple 3
Figure imgf000031_0001
On voit sur les résultats exposés dans le tableau VI l'amélioration apportée par l'allongement de la chambre de mouillage de 300 à 1500 mm : avec une chambre de mouillage de 300 mm, il faut introduire un peu plus d'eau et de la poussière (particules fines non mouillées) et des " coulures " en extrémité de lance peuvent être observées. O 01/17924
Exemple 4 : Béton à base d'alumine tabulaire et spinelle à particules ultrafines d'alumine
Les mêmes essais de projection haute densité que pour les exemples précédents ont été réalisés avec la composition I (tableau VII) , où les particules ultrafines ne sont pas de la fumée de silice mais de l'alumine réactive.
La composition H (tableau VII) est un béton autocoulable de même type utilisé en paroi de poche acier dont les propriétés après mise en œuvre par coulage sont données pour comparaison.
Tableau VII - Compositions pour l'exemple 4
Figure imgf000032_0001
Tableau VIII - Mise en œuvre et résultats
Figure imgf000033_0001
Exemple 5 : Bétons à base de magnésie
Tableau IX - Compositions pour l'exemple 5
Figure imgf000033_0002
Les compositions de bétons J, K et L sont données dans le tableau IX. J est un béton de projection disponible sur le marché, utilisé pour réparer, par projection voie sèche traditionnelle, les parois de four électrique à arc en aciérie.
K est un béton de haute densité avec un système de liaison (magnésie pulvérulente + fumée de silice + dispersant polyphosphate de soude) efficace que si la quantité d'eau ajoutée est faible.
Ce béton peut être mis en place par coulage-vibration en l'absence d'aluminate de soude (colonne K2 du tableau X). A l'aide de la lance améliorée et des additifs raidisseurs décrits précédemment, on parvient à projeter ce béton avec la faible quantité d'eau exigée (colonne K1 du tableau X).
Du carbone peut être introduit dans la composition K pour être utilisé pour la réparation des briques de magnésie-carbone en cordon laitier de poche à acier. La composition L est un exemple où les gros grains sont constitués de magnésie vierge. Des grains obtenus à partir de casse de briques de magnésie-carbone peuvent aussi être utilisés.
Tableau X - Mise en œuvre et résultats pour l'exemple 5
Figure imgf000034_0001
On observe sur les résultats donnés dans le tableau X que la quantité d'eau d'environ 5 % nécessaire pour la projection des compositions K1 et L est beaucoup plus faible que les 10 à 12 % nécessaires pour la projection courante des bétons basiques ordinaires de type J (bien que supérieure à celle nécessaire pour la mise en forme par coulage-vibration du béton de haute densité K2). Qui plus est, la projection par voie sèche (K1 et L) offre par rapport au coulage-vibration (K2) les avantages mentionnés plus haut, liés à l'absence de coffrage. En particulier, dans le cas d'un cordon laitier de poche à acier ayant un garnissage initial constitué de briques de magnésie-carbone, le rechapage au moyen d'une projection par voie sèche peut être effectué à chaud , avec un béton peu poreux de même nature que le garnissage initial.
Un avantage supplémentaire de la projection à chaud des bétons ci-dessus est de ne pas nécessiter les mêmes précautions lors du séchage du béton après installation et avant utilisation . Ce séchage est nécessaire pour éliminer toute l'eau qui pourrait se dégager au contact du métal en fusion.
Il est critique pour les produits contenant de la magnésie car celle-ci est susceptible de s'hydrater en gonflant, ce qui conduit à une fissuration du garnissage. Si le garnissage résiduel sur lequel on projette est encore chaud , l'eau s'évapore rapidement et facilement sans risque d'hydrater les grains de magnésie.
Les propriétés mécaniques après durcissement et séchage à 150°C de K1 et L sont très supérieures à celles de J et restent bonnes pour le béton avec carbone L. De plus, la porosité ouverte est dans les deux cas beaucoup plus faible que celle de J , ce qui est un grand avantage dans les conditions sévères de corrosion par les laitiers ferroso-calciques en cordon laitier de poche à acier.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Procédé de projection d'un béton par voie sèche, dans lequel:
• on effectue un transport pneumatique d'un produit sec comprenant:
- au moins un liant hydraulique et
- des granulats,
• on mélange le produit sec avec de l'eau de façon à obtenir un produit humidifié, • on effectue un transport pneumatique du produit humidifié, et
• on projette le produit humidifié sur une surface, caractérisé
• en ce que le produit sec comprend aussi: - des particules ultrafines additionnées,
- au moins un dispersant et
- au moins un accélérateur de durcissement,
• en ce qu'on effectue le mélange du produit sec et de l'eau selon un pourcentage volumique d'eau (V) inférieur à 25 %, le pourcentage volumique d'eau correspondant au rapport du volume d'eau au volume réel du produit sec, et
• en ce que le produit sec a une composition telle que le produit humidifié après durcissement sur la surface constitue un béton réfractaire.
2. Procédé de projection selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le produit sec, le mélange et les transports sont tels que le produit après durcissement sur la surface a une porosité ouverte inférieure à 22% après traitement à 1 10°C et inférieure à 25% après traitement à 800°C.
3. Procédé de projection selon l'une des revendications 1 ou
2, caractérisé en ce que ledit liant hydraulique comprend un liant magnésien.
4. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit liant hydraulique comprend un liant à base de ciment d'aluminate de calcium.
5. Procédé de projection selon la revendication 4, caractérisé en ce que le ciment d'aluminate de calcium représente moins de 8% et préférentiellement moins de 4%, en poids du produit sec.
6. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites particules ultrafines additionnées sont choisies parmi des fumées de silice, de l'alumine réactive et du noir de fumée, ou l'une quelconque de leurs combinaisons.
7. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules ultrafines additionnées constituent 4 à 12% en volume dudit produit sec, ledit pourcentage volumique correspondant au rapport du volume absolu des particules ultrafines au volume réel du produit sec.
8. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit accélérateur de durcissement comprend de l'aluminate de soude, en quantité inférieure à 0,5% en poids dudit produit sec.
9. Procédé de projection selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'aluminate de soude représente entre 0,05 et 0,3% en poids dudit produit sec, et préférentiellement entre 0,07 et 0, 15%.
10. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit accélérateur comprend du nitrite de soude, en quantité inférieure à 0,5% en poids dudit produit sec.
1 1 . Procédé de projection selon la revendication 10, caractérisé en ce que le nitrite de soude représente entre 0,03 et 0, 1 % en poids dudit produit sec.
12. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'accélérateur de durcissement est constitué par ledit dispersant.
13. Procédé de projection selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit dispersant est un polyphosphate de soude.
14. Procédé de projection selon la revendication 13, caractérisé en ce que le polyphosphate de soude comprend du tripolyphosphate de soude.
15. Procédé de projection selon l'une des revendications 1 3 ou 14, caractérisé en ce que le polyphosphate de soude comprend de l'hexamétaphosphate de soude.
16. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que ledit dispersant représente entre 0, 1 5 et 0,6% en poids du produit sec, et préférentiellement entre 0,2 et 0,4%.
17. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit produit sec comprend , les pourcentages des différents constituants étant indiqués en poids du produit sec:
- 15 à 25% de magnésie broyée à moins de 100 μm,
- 1 à 6% de fumée de silice, - 0 à 3 % de noir de fumée,
- 0,05 à 0,5%) dudit dispersant,
- et 75 à 85% de granulats à base de magnésie.
18. Procédé de projection selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits granulats à base de magnésie comprennent, en pourcentages en poids du produit sec:
• 45 à 55%> de grains de 1 ,2 à 5 mm,
• 10 à 20%o de grains de 0,4 à 1 ,2 mm, et
• 5 à 15% de grains de 0, 1 à 0,4 mm.
19. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que:
• lesdits granulats sont réfractaires et sont choisis parmi de l'alumine, de la silice, de la magnésie, de la chaux et leurs combinaisons, du carbone et du carbure de silicium , représentent 50 à 74% en volume du produit sec, le pourcentage volumique des granulats correspondant au rapport du volume apparent des gran ulats au volume réel du produit sec et sont préférentiellement d'une taille maximale comprise entre 3 et 1 0 mm, à 5% près en poids du produit sec, « le produit sec comprend des grains fins représentant 20 à
34%o en volume du produit sec, le pourcentage volumique des grains fins correspondant au rapport du volume absolu des grains fins au volume réel du produit sec, lesdits grains fins étant constitués: - de grains réfractaires choisis parmi de l'alumine, de la silice, de la magnésie et leurs combinaisons, du carbone et d u carbure de silicium, représentant 50 à 100% en volume des grains fins, et
- de ciment d'aluminate de calcium, représentant 0 à 50% en volume des grains fins.
20. Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le produit sec comprend des fibres organiques de polypropylène ou de polyéthylène, représentant préférentiellement entre 0,02 et 0,08% en poids d u produit sec.
21 . Procédé de projection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau est conduite pour être mélangée au produit sec sous une pression au moins égale à 8 bars.
22. Lance de projection d'un béton par voie sèche, comprenant:
• un conduit de transport pneumatique (2) d'un produit sec,
• un conduit de transport d'eau (3) sous pression ,
• une boîte à eau (4) comprenant: - un récipient (1 1 ) en communication avec le conduit de transport pneumatique (2) du produit sec, destiné à contenir un mélange de produit sec et d'eau en provenance desdits conduits (2, 3), et
- une bague de mouillage (12) disposée autour d'un axe de circulation (10) dudit produit, contenue dans le récipient (1 1 ) et en communication avec le conduit de transport d'eau (3), ladite bague de mouillage (12) comprenant des ouvertures de circulation (21 -24) de l'eau et étant destinée à recevoir l'eau en provenance du conduit d'eau (3) et à assurer l'introduction de l'eau dans ledit récipient
(1 1 ) par lesdites ouvertures de circulation (21 -24), et
• un conduit de transport pneumatique (5) dudit produit humidifié avec l'eau , en communication avec le récipient (1 1 ) de la boîte à eau (4), caractérisée en ce que:
• la lance (1 ) comprend des moyens de mise sous pression d'au moins 8 bars de l'eau dans le conduit de transport d'eau (3), et
• les ouvertures de circulation (21 -24) de la bague de mouillage (4):
- sont en nombre compris entre 4 et 8,
- sont sensiblement perpendiculaires audit axe de circulation (10) du produit, et
- ont chacune un diamètre compris entre 0, 8 et 1 ,2 mm.
23. Lance de projection selon la revendication 22, caractérisée en ce que lesdites ouvertures de circulation (21 -24) sont disposées dans un plan perpendiculaire audit axe de circulation (10) du produit et sont régulièrement réparties autour dudit axe.
24. Lance de projection selon l'une des revendications 22 ou
23, caractérisée en ce que lesdites ouvertures (21 -24) ont chacune un diamètre environ égal à 1 mm.
25. Lance de projection selon l'une quelconque des revendications 22 à 24, caractérisée en ce que lesdites ouvertures (21 -24) sont au nombre de quatre.
26. Lance de projection selon l'une quelconque des revendications 22 à 25, caractérisée en ce que la boîte à eau (4) comprend deux joints (33, 34) placés entre la bague de mouillage (12) et respectivement les cond uits de transport pneumatique (2, 5) du produit sec et du produit humidifié, capables d'assurer une très bonne étanchéité de la bague de mouillage (12) à une pression d'au moins 8 bars, de façon à ce que l'eau passe du conduit de transport d'eau (3) vers le récipient (1 1 ) de la boîte à eau (4) quasi exclusivement par les ouvertures (21 -24) de la bague de mouillage (12).
27. Lance de projection selon la revendication 26, caractérisée en ce que lesdits joints (33, 34) sont toriques et ont un diamètre approximativement égal à celui de la bague de mouillage (12).
28. Lance de projection selon l'une des revendications 26 ou
27, caractérisée en ce que lesdits conduits de transport pneumatique (2, 5) du produit sec et du produit humidifié exercent respectivement des compressions sur lesdits joints (33, 34) par serrage.
29. Lance de projection selon l'une quelconque des revendications 22 à 28, caractérisée en ce que le conduit de transport (5) du produit humidifié a une longueur comprise entre 600 et 1500 mm, et préférentiellement environ égale à 1500 mm.
30. Lance de projection selon l'une quelconque des revendications 22 à 29, caractérisée en ce qu'elle comprend une boîte à air (7) disposée dans le conduit de transport (5) du produit humidifié et en communication avec un conduit de transport d'air (6), ladite boîte à air (7) comprenant des ouvertures (75) permettant d'introduire de l'air dans le produit humidifié, de manière à améliorer l'homogénéité dudit produit.
31. Bague de mouillage (4) pour une lance de projection conforme à l'une quelconque des revendications 22 à 30.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104481120A (zh) * 2014-12-16 2015-04-01 平顶山鸿顺源工贸有限公司 干粉速凝剂加注与喷浆支护架
CN105442849A (zh) * 2015-12-08 2016-03-30 河南省煤炭科学研究院有限公司 喷射混凝土用喷头装置
CN116023146A (zh) * 2023-01-06 2023-04-28 大连科萌工程材料有限公司 一种用于高炉炉皮开孔灌浆封堵冷却壁间开放性缝隙的灌浆料及其制备方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2565173A1 (fr) 2011-09-02 2013-03-06 Calderys France Composition refractaire et coulable
RS57540B1 (sr) 2012-07-27 2018-10-31 Calderys France Vatrostalni sastavi i postupak ugradnje
US11059750B2 (en) * 2017-01-25 2021-07-13 Stellar Materials, Llc Single additive refractory materials suitable for multiple application methods

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2419410A (en) * 1944-08-26 1947-04-22 Chicago Pneumatic Tool Co Cement or refractory material gun and supply system for same
DE8307902U1 (de) * 1983-03-18 1983-11-17 Schürenberg, Rudi, 4300 Essen Mischrohr fuer den anschluss einer beton-trockenspritzmaschine
GB2122909A (en) * 1982-07-01 1984-01-25 Hoelter H Injection of partially dry-mixed consolidating or filling materials
JPS6236071A (ja) * 1985-08-09 1987-02-17 品川白煉瓦株式会社 耐火組成物の吹付け施工方法
JPS62129166A (ja) * 1985-11-28 1987-06-11 Kawasaki Refract Co Ltd 不定形耐火物の吹付方法及び装置
JPH08103699A (ja) * 1994-10-06 1996-04-23 Towa Taika Kogyo Kk 不定形耐火物等の乾式吹付ノズル
EP0709354A1 (fr) * 1994-10-28 1996-05-01 Indresco Inc. Matériau coulable, pompable, sans affaissement et son procédé d'application
WO1998040168A1 (fr) * 1997-03-13 1998-09-17 North American Refractories Co. Gunitage par voie seche d'un beton refractaire
US5979798A (en) * 1998-05-18 1999-11-09 United Technologies Corporation Spray system for application of high build coatings

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2419410A (en) * 1944-08-26 1947-04-22 Chicago Pneumatic Tool Co Cement or refractory material gun and supply system for same
GB2122909A (en) * 1982-07-01 1984-01-25 Hoelter H Injection of partially dry-mixed consolidating or filling materials
DE8307902U1 (de) * 1983-03-18 1983-11-17 Schürenberg, Rudi, 4300 Essen Mischrohr fuer den anschluss einer beton-trockenspritzmaschine
JPS6236071A (ja) * 1985-08-09 1987-02-17 品川白煉瓦株式会社 耐火組成物の吹付け施工方法
JPS62129166A (ja) * 1985-11-28 1987-06-11 Kawasaki Refract Co Ltd 不定形耐火物の吹付方法及び装置
JPH08103699A (ja) * 1994-10-06 1996-04-23 Towa Taika Kogyo Kk 不定形耐火物等の乾式吹付ノズル
EP0709354A1 (fr) * 1994-10-28 1996-05-01 Indresco Inc. Matériau coulable, pompable, sans affaissement et son procédé d'application
WO1998040168A1 (fr) * 1997-03-13 1998-09-17 North American Refractories Co. Gunitage par voie seche d'un beton refractaire
US5979798A (en) * 1998-05-18 1999-11-09 United Technologies Corporation Spray system for application of high build coatings

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 198712, Derwent World Patents Index; Class L02, AN 1987-084047, XP002138602 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 011, no. 357 (C - 458) 20 November 1987 (1987-11-20) *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1996, no. 08 30 August 1996 (1996-08-30) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104481120A (zh) * 2014-12-16 2015-04-01 平顶山鸿顺源工贸有限公司 干粉速凝剂加注与喷浆支护架
CN105442849A (zh) * 2015-12-08 2016-03-30 河南省煤炭科学研究院有限公司 喷射混凝土用喷头装置
CN105442849B (zh) * 2015-12-08 2018-04-17 河南省煤科院科明机电设备有限公司 喷射混凝土用喷头装置
CN116023146A (zh) * 2023-01-06 2023-04-28 大连科萌工程材料有限公司 一种用于高炉炉皮开孔灌浆封堵冷却壁间开放性缝隙的灌浆料及其制备方法
CN116023146B (zh) * 2023-01-06 2024-01-26 大连科萌工程材料有限公司 一种用于高炉炉皮开孔灌浆封堵冷却壁间开放性缝隙的灌浆料及其制备方法

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