WO2011086243A1 - Procede de production d'une composition hydraulique a air entraine comprenant des materiaux carbones - Google Patents

Procede de production d'une composition hydraulique a air entraine comprenant des materiaux carbones Download PDF

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WO2011086243A1
WO2011086243A1 PCT/FR2010/000032 FR2010000032W WO2011086243A1 WO 2011086243 A1 WO2011086243 A1 WO 2011086243A1 FR 2010000032 W FR2010000032 W FR 2010000032W WO 2011086243 A1 WO2011086243 A1 WO 2011086243A1
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WO
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hydraulic composition
adjuvant
constituent
fly ash
additional
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Application number
PCT/FR2010/000032
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Inventor
Sébastien Georges
Emmanuel Villard
Alain Jacquet
Laurent Barcelo
Anik Delagrave
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Lafarge
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Publication date
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Priority to US13/521,519 priority patent/US9527772B2/en
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/10—Compositions or ingredients thereof characterised by the absence or the very low content of a specific material
    • C04B2111/1087—Carbon free or very low carbon content fly ashes; Fly ashes treated to reduce their carbon content or the effect thereof
    • C04B2111/1093—Reducing the effect of the carbon content, without removing the carbon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a driven air hydraulic composition, in particular a concrete, of which at least one constituent comprises carbonaceous materials, and an associated production line.
  • the current trend is to reduce the amount of clinker in a concrete.
  • One possibility is to replace at least a portion of the clinker with a cementitious addition or to add a fly ash type addition.
  • An example of cemental addition is fly ash, which is waste produced by coal-fired power plants.
  • activated carbon can be injected into the process and can be found in waste generated by thermal power plants to trap heavy metals. Activated carbon is then found in the fly ash used as cementitious additive.
  • a disadvantage is that activated charcoal modifies the action of certain adjuvants used in concretes, especially air entraining agents.
  • An air entraining agent is an adjunct that increases the amount of air entrained in a concrete during the manufacture of concrete.
  • the presence of activated carbon tends to reduce the action of the air entraining agent.
  • the presence of carbonaceous materials in the hydraulic composition, especially activated carbon or unburnt carbon of fly ash, tends to reduce the effectiveness of the air entraining agent of a hydraulic composition.
  • a difficulty stems from the fact that the quantity of activated carbon is generally very variable from one type of fly ash to another and may even vary greatly for the same type of fly ash. It is therefore not possible to predict how the efficiency of an air entraining agent will change when a new batch of fly ash is used for the manufacture of concrete.
  • the invention relates to a process for the production of a hydraulic entrained air composition comprising at least one adjuvant and a constituent comprising carbonaceous materials, especially activated carbon or unburned carbon, the process comprising:
  • hydroaulic composition means a composition having a hydraulic setting, and especially grout, mortar and concrete for all construction markets (building, civil engineering, well drilling or plant prefabrication).
  • consisting of a hydraulic composition means a material used for the manufacture of the hydraulic composition. For example, fly ash, cement, cement kiln dust, cement additive, cement additive, etc.
  • driven air hydraulic composition means a hydraulic composition having a void volume greater than 4% of the total volume of the hydraulic composition.
  • hydraulic binder a powdery material which, mixed with water, forms a paste which sets and hardens as a result of reactions and hydration processes.
  • concrete is meant a mixture of hydraulic binder, aggregates, water, possibly admixtures, and possibly mineral additives, such as high performance concrete, very high performance concrete, concrete Self-compacting, self-leveling concrete, self-compacting concrete, roller compacted concrete, fiber concrete, ready-mix concrete or colored concrete.
  • concrete is also meant concretes having undergone a finishing operation such as bush-hammered concrete, deactivated or washed concrete, or polished concrete. According to this definition, prestressed concrete is also meant.
  • concrete includes mortars.
  • the concrete comprises a mixture of hydraulic binder, sand, water and possibly adjuvants and possibly mineral additions.
  • cement according to the invention denotes indistinctly fresh concrete or hardened concrete.
  • aggregates refers to gravel, chippings and / or sand.
  • fuse ash means a material obtained by electrostatic or mechanical precipitation of powder particles contained in the fumes of boilers fed with pulverized coal (see standard EN 197-1 paragraph 5.2.4).
  • carbonaceous materials or “active carbon materials” or “adsorbent carbonaceous materials” is meant any carbon material capable of adsorbing at least partially an air-entraining agent of a hydraulic composition. These include carbon unburned fly ash or activated carbon.
  • activated carbon or “activated carbon” is meant a material in the form of a powder consisting essentially of carbonaceous material with a microporous structure.
  • inerting agent or “inerting agent” is meant a compound adapted to at least partially neutralize the deleterious effects of the carbonaceous materials on the hydraulic composition, in particular adapted to block the adsorption of the air-entraining agent by carbonaceous materials.
  • the inertant can also be called sacrificial agent.
  • probe molecules means molecules that can be detected when they are present in solution and can be adsorbed by carbonaceous materials.
  • the adjuvant is an air entraining agent.
  • the process then consists in compensating for the presence of the carbonaceous materials in the hydraulic composition by increasing the amount of air entraining agent in the hydraulic composition.
  • the adjuvant is an agent adapted to render inert the carbonaceous materials.
  • agents suitable for rendering carbonaceous materials inert are described in patent applications WO 2004/067471 and WO 2007/084794.
  • the use of the adjuvant preferably makes it possible to reduce the air content of the hydraulic composition thirty minutes after the mixing of the hydraulic binder, the air-entraining agent and water is less than 3%.
  • the adjuvant comprises at least one polymer comprising at least one chain having hydrophobic end groups and a hydrophilic intermediate group between the hydrophobic end groups.
  • the hydrophobic group comprises at least one propylene oxide group (oxypropylene) or butylene oxide (oxybutylene), preferably an oxypropylene group.
  • the hydrophilic group comprises or consists of at least one oxyalkylene group having 2 or less carbon atoms.
  • the hydrophilic group comprises at least one ethylene oxide (oxyethylene) group.
  • the hydrophobic groups comprise a succession of first monomers and the hydrophilic group comprises a succession of second monomers.
  • the first monomer is based on propylene oxide.
  • the first monomer is an oxypropylene group.
  • the second monomer is based on ethylene oxide.
  • the second monomer is an oxyethylene group.
  • the polymer is a three-block copolymer.
  • the polymer comprises at least one chain successively comprising a first block comprising a succession of at least two first hydrophobic monomers, a second block comprising a succession of at least two second hydrophilic monomers and a third block comprising at least a succession of at least two hydrophobic third monomers, the third monomer being optionally identical to the first monomer, the first and third blocks being located at the ends of the chain.
  • the polymer is linear.
  • the polymer is water-soluble.
  • the constituent comprises fly ash.
  • the fly ash may be waste from a thermal power plant and the carbonaceous material may be unburned carbon from the fly ash or activated carbon used to trap the heavy metals present in the waste of the thermal power plant.
  • the probe molecules may be a dye.
  • the dye may be any molecule soluble in a solution, adapted to bring a color to the solution and capable of being adsorbed by the carbonaceous materials.
  • the dye is included in the group comprising methylene blue, acridine, safranin, thioflavine, bromophenol blue, alizarin red S, methyl blue and Eriochrome T black. , malachite green, phenol red, methyl violet, toluylene red (or neutral red), lycopene and tartrazine.
  • the dye is methylene blue.
  • the production site of the constituent comprising the carbonaceous materials is generally different from the manufacturing site of the hydraulic composition.
  • the treatment of the constituent with the adjuvant takes place at the production site of the constituent and the treated component is then conveyed to the manufacturing site of the hydraulic composition. It can then be performed, at the constituent's production site, the sampling of at least one sample of the constituent and the measurement of a value representative of the adsorption of the probe molecules by the carbonaceous materials.
  • At least one sample of the constituent is taken from the production site of the constituent and the measurement of a value representative of the adsorption of the probe molecules by the carbonaceous materials.
  • the constituent is not treated with the adjuvant at the constituent's production site.
  • the component not treated with the adjuvant is then conveyed to the manufacturing site of the hydraulic composition.
  • the step of the method according to the invention for obtaining the value representative of the adsorption of the probe molecules by the carbonaceous materials then corresponds to the supply at the manufacturing site of the hydraulic composition of the value measured at the production site of the constituent.
  • the adjuvant is then preferably added during the manufacture of the hydraulic composition.
  • all the steps of the method according to the invention can be carried out on the manufacturing site of the hydraulic composition.
  • the adjuvant is then preferably added during the manufacture of the hydraulic composition.
  • the method furthermore comprises:
  • the first example of method embodiment comprises use of reference fly ash and reference active carbon.
  • the reference fly ash may not have the same origin as the fly ash used for the manufacture of the hydraulic composition.
  • the reference active carbon may not have the same origin as the active carbon associated with the fly ash used for the manufacture of the hydraulic composition.
  • a reference hydraulic composition is manufactured with the reference fly ash using the same formulation as the hydraulic composition to be manufactured.
  • the reference hydraulic composition it is determined for different amounts of activated carbon, the amount of air entraining agent or inertant to provide for a specific air content.
  • a measurement of the dye value, especially methylene blue, is also performed on the fly ash.
  • the evolution curve of the amount of air-entraining or inerting agent to be predicted as a function of the measured dye value is thus obtained.
  • the inventors having demonstrated that it was approximately a straight line, only the measurements for two different values of quantities of activated carbon can be used.
  • the evolution curve of the dye value measured as a function of the carbon content contained in the fly ash of the reference hydraulic composition is furthermore determined. The inventors have shown that it is approximately a straight line whose coefficient is determined
  • K re f- For the fly ash used for the hydraulic composition to be manufactured, the carbon content and the corresponding dye value are measured beforehand for two portions of the fly ash comprising different amounts of activated carbon. The reference coefficient K tes t of the evolution curve of the dye value is then determined as a function of the carbon content in the fly ash of the hydraulic composition to be produced.
  • the amount of air entrainment agent or inerting Q.sub.adref to be determined is determined for the measured dye value VB test for the reference hydraulic composition.
  • the amount of air entraining agent or inertant Q.Addt is to be provided for the hydraulic composition to be made with the sampled fly ash is given by the following relation:
  • the method furthermore comprises:
  • the second example of a process comprises the use of fly ash which has the same origin as the fly ash used for the hydraulic composition to be manufactured but which have different contents of activated carbon.
  • the second embodiment comprises the preliminary measurement of the carbon content for two portions of the fly ash comprising different amounts of activated carbon and the corresponding dye value. For each portion, the amount of air entraining or inerting agent to be determined is determined to obtain a hydraulic composition with a determined air content. There are thus obtained two pairs (amount of air-entraining agent or inerting agent, dye value) denoted by Q A ddi > B ⁇ and (Q A dd2, VB 2 ).
  • the method further comprises:
  • the constituent of the hydraulic composition comprising the carbonaceous materials comprises fly ash
  • the carbonaceous materials comprise active carbon and the probe molecules correspond to a dye
  • the third embodiment of the method comprises use of reference fly ash and reference active carbon.
  • the reference fly ash may not have the same origin as the fly ash used for the manufacture of the hydraulic composition.
  • the reference active carbon may not have the same origin as the active carbon associated with the fly ash used for the manufacture of the hydraulic composition.
  • a reference hydraulic composition is manufactured with the reference fly ash using the same formulation as the hydraulic composition to be manufactured.
  • the amount of air-entraining or inerting agent to be provided to obtain a determined air content A measure of the dye value is also achieved on the fly ash.
  • the evolution curve of the amount of air-entraining or inerting agent to be predicted as a function of the measured dye value is thus obtained. The inventors having demonstrated that it was approximately a straight line, only measurements for two different values of quantities of activated carbon can be used. The evolution curve of the dye value measured as a function of the carbon content contained in the fly ash of the reference hydraulic composition is furthermore determined.
  • the invention also relates to a treatment method for the manufacture of a driven air hydraulic composition
  • a treatment method for the manufacture of a driven air hydraulic composition comprising a component comprising cement or cement kiln dust and further comprising carbonaceous materials, characterized in that it comprises the addition to the constituent of an adjuvant adapted to render at least partially inert the carbonaceous materials.
  • the hydraulic driven air composition does not include fly ash.
  • the addition of the adjuvant to the constituent is carried out before the manufacture of the hydraulic composition.
  • the present invention also relates to a treatment line for the production of a driven air hydraulic composition comprising at least one adjuvant and a constituent comprising carbonaceous materials, especially activated carbon or unburned carbon, the treatment line comprising:
  • the treatment line comprises:
  • the measurement of the value of methylene blue is carried out according to standard NF EN 933-9.
  • the measurement of said value comprises an automated measurement of said value in an aqueous solution and / or an organic solution and / or in a mixture of an aqueous solution and an organic solution.
  • the measurement of the methylene blue value comprises an automated measurement of the value of methylene blue in a solution aqueous and / or an organic solution and / or a mixture of an aqueous and organic solution, for example a mixture of water and di-ethylene glycol.
  • the sampling of the sample and the measurement of the methylene blue value are carried out at least once a week, preferably at least once a day, more preferably at least once. per hour, ideally about once every ten minutes.
  • the sampling of the sample and the measurement of the methylene blue value are carried out on an ad hoc basis, for example at the request of an operator by means of an interface.
  • the adjuvant, or inerting agent is an agent suitable for rendering inert the carbonaceous materials
  • the method according to the invention further comprising mixing the constituent comprising the carbonaceous materials or another constituent of the hydraulic composition with the inerting agent.
  • the inertant can be mixed in solid form (granules, powders) or. in liquid form.
  • the inertant is mixed with fly ash, it is pulverized or mixed in liquid form in a suitable manner to have a homogeneous mixture.
  • the inerting agent is added during the manufacture of the hydraulic composition, it is in liquid form.
  • the mixture of the constituent with an inerting agent is carried out upstream and / or downstream of the sampling of the constituent.
  • the amount of inerting agent during the mixing is adjusted according to the measurement of the value of methylene blue and so that the constituent from the mixture has a value of methylene blue included in the range. predetermined.
  • the aforementioned method comprises the homogenization and / or the screening and / or the division and / or the drying of the constituent sample, prior to the measurement of the methylene blue value.
  • the measurement of the value of methylene blue comprises:
  • said separation is carried out by filtration and / or sedimentation by addition of a flocculating agent.
  • the determination of the amount of unreacted methylene blue is carried out by an absorbance and / or transmittance measurement.
  • said absorbance and / or transmittance measurement is carried out in a spectrophotometric cell or by means of a phototrode.
  • said absorbance and / or transmittance measurement is carried out at a wavelength between 380 nm and 780 nm, preferably between 640 and 680 nm and preferably 660 nm.
  • the dose of methylene blue injected is between about 0.1 and about 20 g of dry methylene blue per kilogram of the constituent, preferably between about 5 and about 10 g of dry methylene blue. kilogram of the constituent.
  • the processing line of the above-mentioned constituent comprises means for mixing the constituent with an inerting agent, said mixing means being located upstream and / or downstream of the sampling means of the constituent.
  • the processing line of the above-mentioned constituent comprises a servo-control between the means for automatically measuring the value of methylene blue and the means for mixing the constituent with an inerting agent.
  • the sample sampling means of the constituent comprise a rotary ferry sampler or a pivoting cross-sampler or a drawer sampler or a screw sampler.
  • the treatment line of the above-mentioned constituent comprises means of homogenization and / or screening and / or division and / or drying of the constituent sample upstream of the means for measuring the value. of methylene blue.
  • the means for measuring the value of methylene blue comprise: a container for mixing the constituent sample with a solution and with methylene blue;
  • the means for measuring the methylene blue value comprise filtration means and / or flocculating agent injection means.
  • the mixing container is provided with a phototrode.
  • the processing line of the aforementioned constituent comprises:
  • the invention furthermore relates to a method for measuring the value of methylene blue of a sample of the constituent, comprising:
  • This measurement method is especially designed to be used as part of the aforementioned constituent processing method.
  • the solution is an aqueous solution or a mixture of water and di-ethylene glycol.
  • the present invention overcomes the disadvantages of the state of the art. In particular, it provides a method for improving the quality control of the constituent.
  • the invention also has the advantageous features listed below. It is possible to control the quality of the constituent at the production site of the hydraulic composition, or at the production site of the constituents of the hydraulic composition comprising the carbonaceous materials, in a simple and economical manner, essentially without human intervention. Increasing the frequency of measurements makes it possible to closely monitor changes in the quality of the constituent as production progresses.
  • the measurement of methylene blue on the processing line of the constituent allows to set up a feedback loop to produce the constituent of predetermined quality, despite any variations in the quality of the component.
  • the invention also provides a method of producing the quality component suitable for use in a hydraulic composition, inert on the production line by addition of an active agent acting specifically on the carbonaceous materials.
  • the adjustment of the quantities of inertant according to the measurement of the value of methylene blue also makes it possible to save inerting products which are expensive.
  • Figure 1 schematically shows an example of a processing line according to the invention.
  • Figure 2 schematically shows another example of a processing line according to the invention.
  • FIG. 3 schematically represents an example of an automated measurement device for the value of methylene blue, which is integrated in the treatment line according to the invention.
  • Figure 4 shows the evolution of the air entrainment agent dosage as a function of the methylene blue value.
  • FIG. 5 shows evolution curves of methylene blue values as a function of the concentrations of various activated carbons in a fly ash.
  • Figure 6 shows the evolution of the air entrainment agent dosage as a function of the methylene blue value.
  • FIG. 1 represents a first example of a processing line according to the invention.
  • the treatment line comprises means 1 for supplying a base composition comprising fly ash.
  • the base composition may correspond to fly ash alone, possibly containing carbonaceous materials, especially activated carbon or unburned carbon.
  • the base composition may correspond to any constituent of the hydraulic composition comprising the carbonaceous materials, for example cement, cement kiln dust, mineral additions, cement additions, etc. .
  • Flying ash conveying means 2 (which may comprise conveyor belts, silos, hoppers, falls, etc.) transport the fly ash to periodic and automated sampling means 6 of a sample of fly ash.
  • sampling means 6 are advantageously designed to take a typical amount of fly ash of at least 50 g, preferably from about 100 to about 200 g. Maintaining the representativeness of the sample may require that the sample be well above 50 g. It can reach several kilograms.
  • a sampler such as those marketed by Penox, Tema or Forratechnic.
  • Rotary, linear or rotating ferry samplers and in-line samplers ensure good representativeness of the fly ash samples taken from all the fly ash in the treatment line; they make it possible to limit the problems of segregation linked to the heterogeneity of the supply.
  • other samplers such as slide samplers, auger samplers, flap samplers, tape samplers may be preferred because of their lower cost and simplicity.
  • conveying means 7 of the fly ash sample feed the processing means 8 of the fly ash sample.
  • processing means 8 may comprise, depending on the case, means of homogenization and / or screening and / or division and / or drying.
  • the homogenization means comprise for example a mixer.
  • the screening means comprise for example a sieve.
  • the dividing means comprise, for example, quartering systems. These can be simple gravity quartering systems or preferably rotating automatic quartering machines.
  • the drying means comprise, for example, heating means. All sampling means 6 and processing means 8 may be integrated in the same apparatus, in which case the conveying means 7 are reduced to a minimum or absent.
  • conveying means 8 At the outlet of the processing means 8 are provided conveying means
  • the treatment line further comprises, downstream of the sampling means 6, means 5 for conveying the fly ash to means 4 for mixing the fly ash with an inert agent in liquid or solid form.
  • the mixing means 4 are further fed by a feed line 3 of inerting agent.
  • the mixing means 4 of the fly ash with an inerting agent may consist of a mixer in which the inerting agent is introduced. The latter will preferably be sprayed on the fly ash during mixing. Any type of mixer can be used.
  • the spray nozzles should be selected according to the desired range of inerting rates and the geometry of the installation.
  • the inertant can also be directly added in the fly ash to be treated by a simple flow if the flow of matter is sufficiently well channeled.
  • the treatment is preferably carried out continuously, but can also take place batchwise.
  • Conveying means 1 1 of the inert fly ash are provided at the outlet of the mixing means 4 and carry the fly ash which can for example feed a system for packaging fly ash.
  • a servo-control 12 is provided, which makes it possible to adjust the operating parameters of the fly ash mixing means 4 with the inerting agent according to the result of the measurement obtained at the level of the automatic measurement means 10 of the methylene blue value. .
  • FIG. 2 shows another embodiment of a treatment line in which the mixing means 4 are arranged upstream of the sampling means 6.
  • first means for mixing the fly ash with an inerting agent upstream of the sampling means and second means for mixing the fly ash with an inerting agent downstream of the sampling means.
  • the mixing means 4 of the fly ash can be replaced with an inerting agent by means of mixing the fly ash with an air-entraining agent.
  • the air trainer is preferably in the form of a liquid.
  • a composition comprising fly ash for example fly ash alone are provided by the supply means 1 and transported by the conveying means. 2.
  • the fly ash in question consists of a powder of average particle size between 0.1 and 200 microns and preferably less than 45 microns.
  • a sample of fly ash is taken automatically and periodically or punctually.
  • periodic sampling is meant that successive fly ash samples are taken repeatedly. It can be a sampling at regular time intervals, for example once a week or once a day or once an hour or once every ten minutes or even more frequently.
  • the duration of the sampling can also be variable, from a few seconds to several minutes. It may also be a sample at irregular intervals of time. For example, it is possible to reduce the frequency of sampling if fly ash has relatively homogeneous and constant characteristics or, on the contrary, to increase the sampling frequency if the quality of the fly ash exhibits significant variations.
  • sampling can be performed in a timely manner, for example at the request of an operator through an appropriate interface.
  • the fly ash sample may be processed before performing this measurement.
  • the sample may be appropriate to screen (sieve) the sample prior to measurement. Indeed, it may be desirable to measure only a fraction of the fly ash. In this case, the fly ash sample is sieved and only the passing portion is retained.
  • the fly ash sample prior to measurement. Indeed, the measurement must be made on a predetermined mass of fly ash, for example between about 20 and about 50 g, more particularly about 30 g. It can be provided that the sampling means and possibly the screening means are adapted to provide a desired mass sample. Otherwise, the fly ash sample is divided so as to obtain the desired mass.
  • the process for producing fly ash comprises a servo-control (and possibly a feedback loop). This servo can work in an automated way.
  • ipertage is meant the at least partial neutralization of the carbonaceous materials.
  • the inerting is carried out by mixing the fly ash with an inerting agent capable of reacting specifically with the carbonaceous materials. Suitable inerting agents include those described in patent applications WO2004 / 067471 and WO2007 / 084794.
  • the inerting of the carbonaceous materials present in the fly ash can be carried out by simply mixing the fly ash with the inerting agent.
  • the dose of inerting agent injected can vary between 0 and 4% of dry inert in fly ash and preferably from 0 to 20 grams of dry inert per kilogram of fly ash. This dose is preferably adjusted according to the result of the automatic measurement of the value of methylene blue, in order to provide inert fly ash whose methylene blue value is lower than a set value.
  • the treatment of fly ash by inerting can be carried out downstream of the sampling.
  • inerting corrects the quality of the fly ash produced according to the quality of the raw fly ash initially supplied.
  • the amount of inerting agent that must be added to obtain a given methylene blue value must also be adapted according to the nature of the fly ash and the nature of the carbonaceous materials present in the fly ash.
  • a first inerting treatment can be provided immediately after the supply of fly ash, followed by a sample taking and a measurement of the methylene blue value to check if the fly ash treated has a satisfactory quality and then, only if it appears necessary, a second treatment by inerting to complete improve the quality of the fly ash.
  • fly ash undergoes only one treatment by inerting immediately after the supply and upstream of the sampling.
  • This configuration has the dual advantage of (i) providing a measure of the actual methylene blue value of the finally produced and marketed fly ash, and (ii) still allowing for treatment adjustment (including dose adjustment). inerting agent) of the future fly ash extracted, depending on the result of this measurement.
  • This configuration is particularly well suited to fly ash that has quality drifts slow enough to be corrected with a certain amount of lag time.
  • an example of the means for automatically measuring the value of methylene blue comprises a mixing vessel 21 provided with stirring means, fed with by a line 22 for automatic dosing and injection of the sample of fly ash, possibly containing carbonaceous materials, a line 23 for automatic dosing and injection of water (or aqueous solution) and a line 24 dosing automatic and methylene blue injection.
  • Mixing vessel 21 may also include an automatic dosage and flocculant injection line.
  • a first withdrawal line 26 connects the mixing container 21 to filtration means 27.
  • a second withdrawal line 28 connects the filtration means 27 to a spectrophotometric cell 29.
  • a third withdrawal line 30 connects the spectrophotometric cell 29 to the container
  • the mixing vessel 21 is advantageously provided with draining means 3.
  • lines 26, 28, 30 and spectrophotometric cell 29 can be dispensed with and replaced by a phototrode placed directly in the mixing container 21 (or in an auxiliary container communicating with the mixing container 21).
  • the progress of the measurement is as follows: the sample of fly ash, optionally previously treated (that is to say sieved and / or divided and / or inerted) is introduced via line 22 into the mixing vessel 21. It is stirred with water or an aqueous solution from line 23 to provide a dispersion (or suspension). A dose of methylene blue is then injected via line 24, and the dispersion is again mixed. Blue is preferably added overdose. The injected methylene blue then reacts, in whole or in part, with the carbonaceous materials present in the fly ash. The next step is to measure if there is excess methylene blue remaining unreacted, and if so how much. For this purpose, a photometric measurement is carried out by absorbance and / or by transmittance. Advantageously, a dilution of the dispersion is carried out, for example by a factor greater than 100, for example greater than 200, for example about 250.
  • a first way of carrying out this photometric measurement is to circulate the dispersion into the spectrophotometric cell 29 where the absorption and / or transmission of a light beam through the cell is measured. We the return dispersion can then be circulated again in the mixing container 21.
  • a second way to perform this photometric measurement is to use a phototrode. This supposes having previously carried out a calibration with solutions of methylene blue at various concentrations.
  • a flocculating agent is selected from the products usually used in the aggregates industry to flocculate sand fines in the laundered waters resulting from the washing of the materials.
  • nonionic or cationic flocculants are preferred because they are less likely to react with the methylene blue cationic molecule.
  • a flocculating agent that can be used here, mention may be made of Praestol 2300D (DEGUSSA), FA920 (SNF) and AN905 (SNF).
  • the filters or flocculant are chosen so that they are effective with the type of fly ash and carbon materials considered and do not interact with methylene blue.
  • the dosage of dry flocculating agent is generally between 0.1 and 100 ppm and preferably between 1 and 20 ppm.
  • methylene blue can be done in several times, repeating the above operations and with a photometric measurement after each injection until the determination of the value of methylene blue. But it is also possible to be satisfied with a single photometric measurement, provided to perform an overdose in methylene blue, that is to say to inject a single dose of blue of methylene in excess of the amount required to react with the carbonaceous materials of the fly ash, and then directly measure the amount of unreacted methylene blue to deduce the amount of methylene blue that has reacted and therefore the methylene blue value (equal to the quantity in gram of methylene blue adsorbed per kilogram of fly ash).
  • the single dose of methylene blue may be between 0.1 and 20 grams of methylene blue per kilogram of fly ash and preferably between 5 and 10 grams per kilogram of fly ash and may be selected more specifically depending on of the quality range that is expected for given fly ash.
  • a quantity of 1 gram of methylene blue per 30 grams of fly ash may be suitable if the blue value of the fly ash is always less than 20 grams per kilogram of fly ash.
  • the concentration of methylene blue in the dispersion remains of the order of a few ppm at most (typically less than 10 ppm for a measurement with a spectrophotometer or less than 5 ppm with a phototrode); and or
  • the overdose measurement method saves considerable time compared to the "drip" method (gradual addition of given volumes blue solution).
  • the method for measuring the methylene blue value of a fly ash sample described herein is especially adapted for use in the fly ash production process according to the invention and to be carried out on the fly line. treatment of the invention.
  • the system must be cleaned in order to receive the next sample.
  • the mixing container 21 is emptied by line 31, and optionally washed with water through line 23.
  • Will County and Fisk fly ash are Class C.
  • Measurement method of BET activated carbon surface This method consists of injecting a volume of nitrogen gas, up to a controlled pressure, into an enclosure maintained at a constant temperature and containing a sample of activated carbon powder.
  • the temperature of the medium is close to the condensation temperature of the nitrogen which will adsorb in liquid form to the surface of the powder.
  • the adsorbed volume as a function of the saturation rate of nitrogen is recorded during the measurement. It is from this curve, called adsorption / desorption isotherm, that is calculated, by different mathematical models, the specific surface or BET surface (expressed in m 2 / g).
  • Activated carbon X (varies between 0.1 and 2% of the binder mass)
  • the ratio of water to batch / binder is 0.496.
  • Portiand cement from Lafarge is a cement CEM I 52.5 PMES.
  • the hydraulic binder, or binder corresponds to the set comprising Portiand cement and fly ash and activated carbon.
  • the mortar according to the formulation (1) is produced by means of a Perrier type kneader. The whole operation is carried out at 20 ° C.
  • the method of preparation includes the following steps:
  • the measurement method includes the following steps:
  • step 6 If there is no formation of a halo around the deposit, the process continues in step 6).
  • Example 1 Implementation of the first method of measuring the amount of air-entraining agent to be added to a hydraulic composition to be tested
  • the first example of a method of manufacturing a hydraulic composition according to the invention described above is implemented.
  • a fly ash containing no active charcoal is used, to which activated carbon is added. This makes it easy to change the amount of activated charcoal associated with the fly ash.
  • the reference fly ash is Will County ash not intrinsically containing activated carbon.
  • the reference active carbon is GLZ50.
  • the hydraulic reference composition corresponds to the mortar according to the formulation (1) in which the fly ash is Will County fly ash.
  • the hydraulic binder is the combination of Portland cement and fly ash. It is believed that the optimum concentration of air entraining agent is the concentration which results in an air content of 10%. Tests are carried out by modifying the amount of activated carbons added to the reference hydraulic composition.
  • the evolution of the optimum concentration of air entraining agent is determined as a function of the amount of activated carbon added to the fly ash and the evolution of the methylene blue value of the fly ash is determined according to the amount of coal. added asset.
  • the optimum concentrations of AEA (in parts per million) in the reference mortar and the value of methylene blue obtained as a function of the amount of activated carbon GLZ50 added (as a percentage by weight relative to the weight of the hydraulic binder) are indicated in FIG. following table 4:
  • Figure 4 shows the evolution curve of the optimum AEA concentration (in parts per million) in the reference mortar as a function of the methylene blue value.
  • a suitable approximation of curve 30 corresponds to line 31.
  • the mortar is used according to the formulation (1) in which the fly ash is Will County fly ash. Blue VB measurements are made for fly ash comprising different activated carbons at different concentrations (expressed as a percentage by weight of activated carbon relative to the weight of fly ash).
  • the optimum AEA concentrations for hydraulic compositions to be manufactured are obtained by multiplying the optimal concentrations of Table 4 by K report your t / K G LZ5o directors coefficients between the charcoal and activated carbon regarded reference in this example the charcoal GLZ50.
  • Table 8 shows a good correlation between the estimated values of optimal concentrations in AEA and the measured values.
  • the third example of a method of manufacturing a hydraulic composition according to the invention described above is implemented.
  • the inertant used is marketed under the name RPE 1720 by BASF.
  • Inerting RPE 1720 is an OP / OE / OP type (poly (propylene oxide) / poly (ethylene oxide) / poly (propylene oxide) type three-block polymer having an ethylene oxide content of 20% and a molecular weight of 2150 g / mol.
  • the reference fly ash is Will County ash.
  • the reference active carbon is GLZ50.
  • the hydraulic composition of reference corresponds to mortar formulation according to (1) 'and comprises 100 ppm of air entraining agent. It is considered that the optimum concentration inerting is the concentration which leads to an air content of 10%. Tests are carried out by modifying the amount of activated carbons added to the reference hydraulic composition.
  • the evolution of the inerting concentration as a function of the amount of coal added to the fly ash is determined for the reference mortar and the evolution of the methylene blue value of the fly ash is determined as a function of the amount of activated carbon added.
  • the optimal concentrations in inerting (in parts per million) of the reference mortar and the value of methylene blue obtained as a function of the concentration of active carbon GLZ50 (in weight percentage relative to the weight of the hydraulic binder) are given in Table 9 next :
  • FIG. 6 represents the evolution curve 40 of the optimal concentration in inerting (in parts per million) of the reference mortar as a function of the value of methylene blue.
  • a suitable estimate of curve 40 corresponds to line 41.
  • the measured methylene blue value is 1, 1.
  • the amount of inertant to be added would be 500 ppm.
  • your t is estimated for the sample of the hydraulic composition to be tested would be equal to 500 ppm.
  • a mortar according to the formulation (1) is made with Will County fly ash and activated carbon CPAC with a concentration of 1%, with a quantity of air entrainer of 100 ppm and a quantity of inertant of 500 ppm .
  • the air content measured at 10 minutes is equal to 13% and the air content measured at 30 minutes is equal to 11.5%.
  • the present invention therefore provides a good estimate of the amount of inertant to be added.
  • the mortar according to the formulation (1) is used in which the fly ash is Fisk fly ash containing active carbon in an unknown quantity.
  • the measured methylene blue value is 1, 8.
  • the amount of inertant to be added would be 700 ppm.
  • your t is estimated for the sample of the hydraulic composition to be tested would be equal to 700 ppm.
  • a mortar according to the formulation (1) is made with Fisk fly ash, with an amount of air entrainer of 100 ppm and an amount of 700 ppm inertant.
  • the air content measured at 10 minutes is equal to 11% and the air content measured at 30 minutes is equal to 9%.
  • the present invention therefore provides a good estimate of the amount of inertant to be added.
  • Example 3 Determination of the Amount of Inertant for a Mortar Without Fly Ash
  • a mortar according to the formulation (2) is produced without active charcoal and with 50 ppm AEA. The initial and final air contents are measured.
  • a mortar according to the formulation (2) is made without active charcoal and without AEA. The initial and final air contents are measured.
  • a mortar according to the formulation (2) is made with 50 ppm AEA and with
  • a mortar according to the formulation (2) is made with 50 ppm of AEA, with 0.5% of active carbon GLZ50 and 500 ppm of inerting RPE1720. The initial and final air contents are measured.
  • the active charcoal and AEA free mortar contains approximately 5.5% naturally occluded air.
  • the use of 50 ppm of AEA in mass of cement makes it possible to obtain approximately 14% entrained air after 30 minutes. Pollution with 0.5% GLZ50 in mass of cement reduces the air to 2%.
  • the addition of 500 ppm of RPE 1720 cement mass raises the air to 14.5% at 30 minutes.
  • the inerting RPE 1720 thus makes it possible to neutralize the active carbon on a mortar polluted with activated carbon, by raising the air content in the air content of a mortar not polluted by activated carbon and by ensuring the stability of the air content over 30 minutes.

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de traitement pour la fabrication d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant au moins un adjuvant et un constituant comprenant des matériaux carbonés, le procédé comprenant : l'obtention d'une valeur représentative de l'adsorption de molécules sonde par les des matériaux carbonés; et la fabrication de la composition hydraulique ou le traitement dudit constituant avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur.

Description

PROCEDE DE PRODUCTION D'UNE COMPOSITION HYDRAULIQUE A
AIR ENTRAINE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un procédé de production d'une composition hydraulique à air entraîné, notamment un béton, dont au moins un constituant comprend des matériaux carbonés, ainsi qu'une ligne de production associée.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
Afin de réduire les émissions de dioxyde de carbone résultant du procédé de fabrication du clinker, la tendance actuelle est à la réduction de la quantité de clinker dans un béton. Une possibilité consiste à remplacer au moins une partie du clinker par une addition cimentaire ou à ajouter un ajout de type cendres volantes. Un exemple d'addition cimentaire correspond aux cendres volantes qui sont des déchets produits par les centrales thermiques à charbon.
Certains pays imposent une réduction des émissions de métaux lourds, notamment le mercure, par les centrales thermiques. Pour ce faire, du charbon actif peut être injecté dans le procédé et peut donc se retrouver dans les déchets produits par les centrales thermiques pour piéger les métaux lourds. Du charbon actif se retrouve alors au niveau des cendres volantes utilisées comme addition cimentaire. Un inconvénient est que le charbon actif modifie l'action de certains adjuvants utilisés dans les bétons, notamment les agents entraîneur d'air.
Un agent entraîneur d'air, ou AEA, est un adjuvant qui permet d'accroître la quantité d'air entraîné dans un béton lors de la fabrication du béton. La présence de charbon actif tend à réduire l'action de l'agent entraîneur d'air. De façon plus générale, la présence de matériaux carbonés dans la composition hydraulique, notamment du charbon actif ou du carbone imbrûlé de cendres volantes, tend à réduire l'efficacité de l'agent entraîneur d'air d'une composition hydraulique.
Une difficulté provient du fait que la quantité de charbon actif est généralement très variable d'un type de cendres volantes à un autre et peut même varier fortement pour un même type de cendres volantes. Il n'est donc pas possible de prévoir quelle sera l'évolution de l'efficacité d'un agent entraîneur d'air lors de l'utilisation d'un nouveau lot de cendres volantes pour la fabrication d'un béton.
En outre, il est envisageable qu'une réduction des émissions de métaux lourds, notamment le mercure, soient également imposée aux cimenteries qui produisent le clinker. Il serait alors envisageable que du charbon actif soit utilisé pour piéger les métaux lourds et se retrouve dans le clinker produit par la cimenterie ou dans les poussières de four à ciment. La présence de charbon actif tendra alors à réduire l'efficacité d'un agent entraîneur d'air présent dans le béton fabriqué à partir du clinker.
Il existe donc un besoin d'un procédé de fabrication permettant d'obtenir la régularité des propriétés d'une composition hydraulique, en particulier une composition hydraulique ayant une teneur en air entraîné souhaitée et régulière, en présence d'au moins un constituant comprenant des matériaux carbonés, notamment du charbon actif ou du carbone imbrûlé, en quantité variable.
RESUME DE L'INVENTION
L'invention concerne un procédé de traitement pour la fabrication d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant au moins ùn adjuvant et un constituant comprenant des matériaux carbonés, notamment du charbon actif ou du carbone imbrûlé, le procédé comprenant :
- l'obtention d'une valeur représentative de l'adsorption de molécules sonde par les matériaux carbonés ; et
- la fabrication de la composition hydraulique ou le traitement dudit constituant avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur.
On entend par le terme « composition hydraulique » selon la présente invention une composition présentant une prise hydraulique, et tout particulièrement les coulis, mortiers et bétons destinés à l'ensemble des marchés de la construction (bâtiment, génie civil, puits de forage ou usine de préfabrication).
Par le terme « constituant d'une composition hydraulique », on entend un matériau utilisé pour la fabrication de la composition hydraulique. Il s'agit par exemple de cendres volantes, de ciment, de poussières de four à ciment, d'une addition cimentaire, d'un ajout pour ciment, etc.
On entend par le terme « composition hydraulique à air entraîné » selon la présente invention une composition hydraulique ayant un volume de vides supérieur à 4 % du volume total de la composition hydraulique.
Par l'expression « liant hydraulique », on entend selon la présente invention un matériau pulvérulent qui, gâché avec de l'eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réactions et de processus d'hydratation. Par le terme « béton », on entend un mélange de liant hydraulique, de granulats, d'eau, éventuellement d'adjuvants, et éventuellement d'additions minérales, comme par exemple le béton hautes performances, le béton très hautes performances, le béton autoplaçant, le béton autonivelant, le béton autocompactant, béton compacté au rouleau, le béton fibré, le béton prêt à l'emploi ou le béton coloré. Par le terme « béton », on entend également les bétons ayant subi une opération de finition telle que le béton bouchardé, le béton désactivé ou lavé, ou le béton poli. On entend également selon cette définition le béton précontraint. Le terme « béton » comprend les mortiers. Dans ce cas précis, le béton comprend un mélange de liant hydraulique, de sable, d'eau et éventuellement d'adjuvants et éventuellement d'additions minérales. Le terme « béton » selon l'invention désigne indistinctement le béton frais ou le béton durci.
Selon l'invention le terme « granulats » désigne des graviers, des gravillons et/ou du sable.
Par l'expression « ciment Portland », on entend selon l'invention un ciment de type CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV ou CEM V selon la norme « Ciment » NF EN 197-1.
On entend par le terme « cendres volantes » selon la présente invention un matériau obtenu par précipitation électrostatique ou mécanique de particules pulvérulentes contenues dans les fumées des chaudières alimentées au charbon pulvérisé (voir norme EN 197-1 paragraphe 5.2.4).
Par « matériaux carbonés » ou « matériaux carbonés actifs » ou « matériaux carbonés adsorbants », on entend tout matériau carboné susceptible d'adsorber au moins partiellement un agent entraîneur d'air d'une composition hydraulique. Il s'agit notamment de carbone imbrûlé de cendres volantes ou de charbon actif.
Par « charbon actif » ou « charbon activé », on entend un matériau sous forme d'une poudre constituée essentiellement de matière carbonée à structure microporeuse.
Par l'expression « inertant » ou « agent inertant », on entend un composé adapté à neutraliser au moins partiellement les effets délétères des matériaux carbonés sur la composition hydraulique, notamment adapté à bloquer l'adsorption de l'agent entraîneur d'air par les matériaux carbonés. L'inertant peut également être appelé agent sacrificiel. Par l'expression « molécules sonde », on entend des molécules pouvant être détectées lorsqu'elles sont présentes en solution et pouvant être adsorbées par des matériaux carbonés.
Selon un exemple de réalisation, l'adjuvant est un agent entraîneur d'air. Le procédé consiste alors à compenser la présence des matériaux carbonés dans la composition hydraulique en augmentant la quantité d'agent entraîneur d'air dans la composition hydraulique.
Selon un exemple de réalisation, l'adjuvant est un agent adapté à rendre inerte les matériaux carbonés. Des exemples d'agents adaptés à rendre inerte les matériaux carbonés sont décrits dans les demandes de brevet WO 2004/067471 et WO 2007/084794. L'utilisation de l'adjuvant permet de préférence que la diminution de la teneur en air de la composition hydraulique trente minutes après le mélange du liant hydraulique, de l'agent entraîneur d'air et d'eau soit inférieure à 3 %.
Selon un exemple de réalisation, l'adjuvant comprend au moins un polymère comprenant au moins une chaîne ayant des groupes d'extrémité hydrophobes et un groupe intermédiaire hydrophyle entre les groupes d'extrémité hydrophobes.
De préférence, le groupe hydrophobe comprend au moins un groupe oxyde de propylène (oxypropylène) ou oxyde de butylène (oxybutylène), de préférence un groupe oxypropylène.
De préférence, le groupe hydrophyle comprend ou est constitué par au moins un groupe oxyalkylène comportant 2 ou moins de 2 atomes de carbone. De préférence, le groupe hydrophyle comprend au moins un groupe oxyde d'éthylène (oxyéthylène).
Selon un exemple de réalisation de l'invention, les groupes hydrophobes comprennent une succession de premiers monomères et le groupe hydrophyle comprend une succession de seconds monomères. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le premier monomère est à base d'oxyde de propylène. De préférence, le premier monomère est un groupe oxypropylène. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le second monomère est à base d'oxyde d'éthylène. De préférence, le second monomère est un groupe oxyéthylène.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, le polymère est un copolymère à trois blocs. Selon un exemple de réalisation de l'invention, le polymère comprend au moins une chaîne comprenant successivement un premier bloc comprenant une succession d'au moins deux premiers monomères hydrophobes, un second bloc comprenant une succession d'au moins deux seconds monomères hydrophyle et un troisième bloc comprenant au moins une succession d'au moins deux troisièmes monomères hydrophobes, le troisième monomère étant éventuellement identique au premier monomère, les premier et troisième blocs étant situés aux extrémités de la chaîne.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, le polymère est linéaire.
Selon un exemple de réalisation, le polymère est hydrosoluble.
Selon un exemple de réalisation, le constituant comprend des cendres volantes. Dans ce cas, les cendres volantes peuvent correspondre à des déchets d'une centrale thermique et les matériaux carbonés peuvent correspondre à du carbone imbrûlé des cendres volantes ou à du charbon actif utilisé pour piéger les métaux lourds présents dans les déchets de la centrale thermique.
Selon un exemple de réalisation, les molécules sonde peuvent être un colorant. Le colorant peut être n'importe quelle molécule soluble dans une solution, adaptée à apporter une couleur à la solution et susceptible d'être adsorbée par les matériaux carbonés. A titre d'exemple, le colorant est compris parmi le groupe comprenant le bleu de méthylène, l'acridine, le safranin, la thioflavine, le bleu de bromophénol, le rouge d'alizarine S, le bleu de méthyle, le noire Eriochrome T, le vert malachite, le rouge de phénol, le violet de méthyle, le rouge de toluylène (ou rouge neutre), le lycopène et la tartrazine. De préférence, le colorant est le bleu de méthylène.
Le site de production du constituant comprenant les matériaux carbonés est généralement différent du site de fabrication de la composition hydraulique.
Selon un exemple de réalisation, le traitement du constituant avec l'adjuvant a lieu sur le site de production du constituant et le constituant traité est ensuite acheminé sur le site de fabrication de la composition hydraulique. Il peut alors être réalisé, sur le site de production du constituant, le prélèvement d'au moins un échantillon du constituant et la mesure d'une valeur représentative de l'adsorption des molécules sonde par les matériaux carbonés.
Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, il est réalisé, sur le site de production du constituant, le prélèvement d'au moins un échantillon du constituant et la mesure d'une valeur représentative de l'adsorption des molécules sonde par les matériaux carbonés. Toutefois le constituant n'est pas traité avec l'adjuvant sur le site de production du constituant. Le constituant non traité avec l'adjuvant est alors acheminé sur le site de fabrication de la composition hydraulique. L'étape du procédé selon l'invention d'obtention de la valeur représentative de l'adsorption des molécules sonde par les matériaux carbonés correspond alors à la fourniture sur le site de fabrication de la composition hydraulique de la valeur mesurée sur le site de production du constituant. L'adjuvant est alors de préférence ajouté lors de la fabrication de la composition hydraulique.
Selon un autre exemple de réalisation, l'ensemble des étapes du procédé selon l'invention peuvent être réalisées sur le site de fabrication de la composition hydraulique. A titre d'exemple, le constituant non traité avec l'adjuvant est acheminé sur le site de fabrication de la composition hydraulique et l'étape du procédé selon l'invention d'obtention de la valeur représentative de l'adsorption des molécules sonde par les matériaux carbonés peut correspondre à la réalisation, sur le site de fabrication de la composition hydraulique, du prélèvement d'au moins un échantillon du constituant et de la mesure d'une valeur représentative de l'adsorption des molécules sonde par les matériaux carbonés. L'adjuvant est alors de préférence ajouté lors de la fabrication de la composition hydraulique.
Trois exemples de réalisation du procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention vont maintenant être décrits.
Premier exemple de réalisation de procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention
Selon un premier exemple de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre :
- la mesure d'une première valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque première portion parmi au moins deux premières portions d'un constituant supplémentaire avec des quantités différentes de matériaux carbonés supplémentaires ;
- la fabrication, pour chaque première portion, d'une composition hydraulique supplémentaire avec le constituant supplémentaire de la première portion ;
- la détermination, pour chaque première portion, de la quantité d'adjuvant à ajouter à la composition hydraulique supplémentaire pour atteindre une propriété déterminée ;
- la mesure d'une seconde valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque seconde portion parmi au moins deux secondes portions dudit constituant ayant des quantités différentes desdits matériaux carbonés ; - la détermination d'un coefficient de correction à partir des premières et secondes valeurs supplémentaires ;
- la détermination, pour ladite valeur, de la quantité d'adjuvant estimée à ajouter à la composition hydraulique comprenant ledit constituant supplémentaire ; et
- la détermination de la quantité d'adjuvant à ajouter à la composition hydraulique comprenant ledit constituant à partir de la quantité d'adjuvant estimée et du coefficient de correction.
A titre d'exemple, dans le cas où le constituant de la composition hydraulique comprenant les matériaux carbonés comprend des cendres volantes, les matériaux carbonés comprennent du charbon actif et les molécules sonde correspondent à un colorant, le premier exemple de réalisation de procédé comprend l'utilisation de cendres volantes de référence et de charbon actif de référence. Les cendres volantes de référence peuvent ne pas avoir la même origine que les cendres volantes utilisées pour la fabrication de la composition hydraulique. De même, le charbon actif de référence peut ne pas avoir la même origine que le charbon actif associé aux cendres volantes utilisées pour la fabrication de la composition hydraulique. Une composition hydraulique de référence est fabriquée avec les cendres volantes de référence en utilisant la même formulation que la composition hydraulique à fabriquer.
A titre d'exemple, pour la composition hydraulique de référence, il est déterminé pour différentes quantités de charbon actif, la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant à prévoir pour obtenir une teneur en air déterminée. Une mesure de la valeur de colorant, notamment le bleu de méthylène, est également réalisée sur les cendres volantes. On obtient ainsi pour la composition hydraulique de référence, la courbe d'évolution de la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant à prévoir en fonction de la valeur de colorant mesurée. Les inventeurs ayant mis en évidence qu'il s'agissait approximativement d'une droite, seules les mesures pour deux valeurs différentes de quantités de charbon actif peuvent être Utilisées. On détermine en outre la courbe d'évolution de la valeur de colorant mesurée en fonction de la teneur en carbone contenue dans les cendres volantes de la composition hydraulique de référence. Les inventeurs ont mis en évidence qu'il s'agissait approximativement d'une droite dont on détermine le coefficient directeur
Kref- Pour les cendres volantes utilisées pour la composition hydraulique à fabriquer, on mesure au préalable la teneur en carbone et la valeur de colorant correspondante pour deux portions des cendres volantes comprenant des quantités différentes de charbon actif. On détermine alors le coefficient directeur Ktest de la courbe d'évolution de la valeur de colorant en fonction de la teneur en carbone dans les cendres volantes de la composition hydraulique à fabriquer.
Pour la composition hydraulique à fabriquer, on réalise une mesure de la valeur de colorant VBtest sur les cendres volantes échantillonnées. Puis on détermine, à partir de la courbe d'évolution la quantité d'agent entraînëur d'air ou d'inertant Q.Addref à prévoir pour la valeur de colorant mesurée VBtest pour la composition hydraulique de référence. La quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant Q.Addtest à prévoir pour la composition hydraulique à fabriquer avec les cendres volantes échantillonnées est donnée par la relation suivante :
ÛAEAtest = QAEAref * (Ktest / Kref)
Deuxième exemple de réalisation de procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention
Selon un deuxième exemple de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre :
- la mesure d'une valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque portion parmi au moins deux portions dudit constituant avec des quantités différentes desdits matériaux carbonés ;
- la fabrication, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, de la composition hydraulique avec le constituant de la portion ;
- la détermination, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, de la quantité d'adjuvant réelle à ajouter à la composition hydraulique comprenant le constituant de la portion pour atteindre une propriété déterminée ; et
- la fabrication de la composition hydraulique avec ledit constituant et avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur, desdites valeurs supplémentaires et des quantités d'adjuvant réelles.
A titre d'exemple, dans le cas où le constituant de la composition hydraulique comprenant les matériaux carbonés comprend des cendres volantes, les matériaux carbonés comprennent du charbon actif et les molécules sonde correspondent à un colorant, le deuxième exemple de procédé comprend l'utilisation de cendres volantes qui ont la même origine que les cendres volantes utilisées pour la composition hydraulique à fabriquer mais qui ont des teneurs différentes en charbon actif. A titre d'exemple le deuxième exemple de réalisation comprend la mesure au préalable de la teneur en carbone pour deux portions des cendres volantes comprenant des quantités différentes de charbon actif et la valeur de colorant correspondante. On détermine, pour chaque portion, la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant à prévoir pour obtenir une composition hydraulique avec une teneur en air déterminée. On obtient ainsi deux couples (quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant, valeur de colorant), notés (QAddi > B^ et (QAdd2, VB2).
Pour l'échantillon de la composition hydraulique à tester, on réalise une mesure de la valeur de colorant VBtest- La quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant ÛAddtest à prévoir pour la fabrication de la composition hydraulique avec les cendres volantes échantillonnées est alors donnée par la relation suivante :
' AEAtest
Figure imgf000010_0001
Troisième exemple de réalisation de procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention
Selon un troisième exemple de réalisation de l'invention, le procédé comprend en outre :
- la mesure d'une valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque portion parmi au moins deux portions d'un constituant supplémentaire avec des quantités différentes de matériaux carbonés supplémentaires ;
- la fabrication, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, d'une composition hydraulique supplémentaire avec le constituant supplémentaire de la portion ;
- la détermination, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, de la quantité d'adjuvant à ajouter à la composition hydraulique supplémentaire pour atteindre une propriété déterminée ; et
- la fabrication de la composition hydraulique avec ledit constituant et avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur, desdites valeurs supplémentaires et des quantités d'adjuvant réelles. A titre d'exemple, dans le cas où le constituant de la composition hydraulique comprenant les matériaux carbonés comprend des cendres volantes, les matériaux carbonés comprennent du charbon actif et les molécules sonde correspondent à un colorant, le troisième exemple de réalisation de procédé comprend l'utilisation de cendres volantes de référence et de charbon actif de référence. Les cendres volantes de référence peuvent ne pas avoir la même origine que les cendres volantes utilisées pour la fabrication de la composition hydraulique. De même, le charbon actif de référence peut ne pas avoir la même origine que le charbon actif associé avec les cendres volantes utilisées pour la fabrication de la composition hydraulique. Une composition hydraulique de référence est fabriquée avec les cendres volantes de référence en utilisant la même formulation que la composition hydraulique à fabriquer.
A titre d'exemple, pour la composition hydraulique de référence, il est déterminé pour différentes quantités de charbon actif, la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant à prévoir pour obtenir une teneur en air déterminée: Une mesure de la valeur de colorant est également réalisée sur les cendres volantes. On obtient ainsi pour la composition hydraulique de référence, la courbe d'évolution de la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant à prévoir en fonction de la valeur de colorant mesurée. Les inventeurs ayant mis en évidence qu'il s'agissait approximativement d'une droite, seules les mesures pour deux valeurs différentes de quantités de charbon actif peuvent être utilisées. On détermine en outre la courbe d'évolution de la valeur de colorant mesurée en fonction de la teneur en carbone contenue dans les cendres volantes de la composition hydraulique de référence.
Pour la composition hydraulique à fabriquer, on réalise une mesure de la valeur de colorant VBtest sur les cendres volantes échantillonnées. Puis on détermine la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant QAddref à prévoir pour la valeur de colorant mesurée VBtest pour la composition hydraulique de référence. On considère que la quantité d'agent entraîneur d'air ou d'inertant QAddtest pour la composition hydraulique à fabriquer avec les cendres volantes échantillonnées est égale à QAddref-
L'invention concerne également un procédé de traitement pour la fabrication d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant un constituant comprenant du ciment ou de la poussière de four à ciment et comprenant, en outre, des matériaux carbonés, caractérisé en ce qu'il comprend l'ajout au constituant d'un adjuvant adapté à rendre au moins partiellement inerte les matériaux carbonés.
Selon un exemple de réalisation, la composition hydraulique à air entraîné ne comprend pas de cendres volantes.
Selon un exemple de réalisation, l'ajout de l'adjuvant au constituant est réalisé avant la fabrication de la composition hydraulique.
Ligne de traitement
La présente invention vise également une ligne de traitement pour la production d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant au moins un adjuvant et un constituant comprenant des matériaux carbonés, notamment du charbon actif ou du carbone imbrûlé, la ligne de traitement comprenant :
- des moyens de fourniture d'une valeur représentative de l'adsorption de molécules sonde par les matériaux carbonés ; et
- des moyens la fabrication de la composition hydraulique ou de traitement dudit constituant avec une quantité de l'adjuvant qui dépend de ladite valeur.
Des exemples de réalisation de ligne de traitement plus détaillés vont être décrits dans le cas où les molécules sonde correspondent au bleu de méthylène. Toutefois, il est clair que ces exemples de réalisation de la ligne de traitement selon l'invention peuvent être adaptés pour d'autres molécules sonde.
Selon un exemple de réalisation, la ligne de traitement comprend :
des moyens de prélèvement d'au moins un échantillon du constituant ; des moyens de mesure de la valeur de bleu de méthylène de l'échantillon du constituant ; et
des moyens la fabrication de la composition hydraulique ou de traitement dudit constituant avec une quantité d'adjuvant qui dépend de la valeur de bleu de méthylène.
Selon un exemple de réalisation, la mesure de la valeur de bleu de méthylène est réalisé la norme NF EN 933-9.
Selon un exemple de réalisation, la mesure de ladite valeur comprend une mesure automatisée de ladite valeur dans une solution aqueuse et/ou une solution organique et/ou dans un mélange d'une solution aqueuse et d'une solution organique. De préférence, la mesure de la valeur de bleu de méthylène comprend une mesure automatisée de la valeur de bleu de méthylène dans une solution aqueuse et/ou une solution organique et/ou un mélange d'une solution aqueuse et organique, par exemple un mélange d'eau et de di-éthylène glycol.
Selon un mode de réalisation particulier, le prélèvement de l'échantillon et la mesure de la valeur de bleu de méthylène sont effectués au moins une fois par semaine, de préférence au moins une fois par jour, de manière plus particulièrement préférée au moins une fois par heure, idéalement environ une fois toutes les dix minutes. Selon un autre mode de réalisation, le prélèvement de l'échantillon et la mesure de la valeur de bleu de méthylène sont effectués de manière ponctuelle, par exemple à la demande d'un opérateur au moyen d'une interface.
Selon un mode de réalisation particulier, l'adjuvant, ou inertant, est un agent adapté à rendre inerte les matériaux carbonés, le procédé selon l'invention comprenant, en outre, le mélange du constituant comprenant les matériaux carbonés ou d'un autre constituant de la composition hydraulique avec l'agent inertant. L'inertant peut être mélangé sous forme solide (granules, poudres) ou. sous forme liquide. De préférence, lorsque l'inertant est mélangé à des cendres volantes, il est pulvérisé ou mélangé sous forme liquide de façon convenable pour avoir un mélange homogène. De préférence, lorsque l'inertant est ajouté lors de la fabrication de la composition hydraulique, il est sous forme liquide. ,
Selon un mode de réalisation particulier, le mélange du constituant avec un agent inertant est effectué en amont et/ou en aval du prélèvement d'échantillon du constituant.
Selon un mode de réalisation particulier, la quantité d'agent inertant lors du mélange est ajustée en fonction de la mesure de la valeur de bleu de méthylène et de manière que le constituant issu du mélange présente une valeur de bleu de méthylène comprise dans la gamme prédéterminée.
Selon un mode de réalisation particulier, le procédé susmentionné comprend l'homogénéisation et/ou le criblage et/ou la division et/ou le séchage de l'échantillon du constituant, préalablement à la mesure de la valeur de bleu de méthylène.
Selon un mode de réalisation particulier, la mesure de la valeur de bleu de méthylène comprend :
- le mélange de l'échantillon du constituant avec une solution pour former une dispersion ;
- l'injection d'une seule dose de bleu de méthylène dans la dispersion ;
- la séparation de la dispersion en des particules et une fraction liquide ; et - la détermination sur la fraction liquide de la quantité de bleu de méthylène en excès n'ayant pas réagi avec l'échantillon du constituant. Selon un mode de réalisation particulier, ladite séparation est effectuée par filtration et/ou par sédimentation par ajout d'un agent floculant.
Selon un mode de réalisation particulier, la détermination de la quantité de bleu de méthylène n'ayant pas réagi est effectuée par une mesure d'absorbance et/ou de transmittance.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite mesure d'absorbance et/ou de transmittance est effectuée dans une cellule spectrophotométrique ou au moyen d'une phototrode.
Selon un mode de réalisation particulier, ladite mesure d'absorbance et/ou de transmittance est effectuée à une longueur d'onde comprise entre 380 nm et 780 nm, de préférence entre 640 et 680 nm et de préférence 660 nm.
Selon un mode de réalisation particulier, la dose de bleu de méthylène injectée est comprise entre environ 0,1 et environ 20 g de bleu de méthylène sec par kilogramme du constituant, de préférence entre environ 5 et environ 10 g de bleu de méthylène sec par kilogramme du constituant.
Selon un mode de réalisation particulier, la ligne de traitement du constituant susmentionnée comprend des moyens de mélange du constituant avec un agent inertant, lesdits moyens de mélange étant situés en amont ét/ou en aval des moyens de prélèvement d'échantillon du constituant.
Selon un mode de réalisation particulier, la ligne de traitement du constituant susmentionnée comprend un asservissement entre les moyens de mesure automatisée de la valeur de bleu de méthylène et les moyens de mélange du constituant avec un agent inertant.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de prélèvement d'échantillon du constituant comprennent un échantillonneur traversier rotatif ou un échantillonneur traversier pivotant ou un préleveur à tiroir ou un préleveur à vis sans fin.
Selon un mode de réalisation particulier, la ligne de traitement du constituant susmentionnée comprend des moyens d'homogénéisation et/ou de criblage et/ou de division et/ou de séchage de l'échantillon du constituant en amont des moyens de mesure de la valeur de bleu de méthylène.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de mesure de la valeur de bleu de méthylène comprennent : - un récipient de mélange de l'échantillon du constituant avec une solution et avec du bleu de méthylène ;
- des moyens automatisés de dosage et d'injection de bleu de méthylène dans le récipient de mélange.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de mesure de la valeur de bleu de méthylène comprennent des moyens de filtration et/ou des moyens d'injection d'agent floculant.
Selon un mode de réalisation particulier, le récipient de mélange est pourvu d'une phototrode.
Selon un mode de réalisation particulier, la ligne de traitement du constituant susmentionnée comprend :
- une cellule de mesure spectrophotométrique ;
- des moyens de circulation du récipient de mélange vers la cellule de mesure et des moyens de circulation de la cellule de mesure vers le, récipient de mélange.
L'invention a par ailleurs pour objet un procédé de mesure de la valeur de bleu de méthylène d'un échantillon du constituant, comprenant :
- le mélange de l'échantillon du constituant avec une solution pour former une dispersion ;
- l'injection d'une seule dose de bleu de méthylène dans la dispersion ;
- la séparation de la dispersion en des particules et une fraction liquide ; et
- la détermination dans la fraction liquide de la quantité de bleu de méthylène en excès n'ayant pas réagi avec l'échantillon du constituant.
Ce procédé de mesure est spécialement conçu pour être utilisé dans le cadre du procédé de traitement du constituant susmentionné.
Selon un mode de réalisation particulier, la solution est une solution aqueuse ou un mélange d'eau et de di-éthylène glycol.
La présente invention permet de surmonter les inconvénients de l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement un procédé permettant d'améliorer le contrôle de la qualité du constituant.
Ceci est accompli grâce à la mise au point d'un procédé de production du constituant comprenant, de manière intégrée et en ligne, une mesure automatisée de la valeur de bleu de méthylène du constituant.
Selon certains modes de réalisation particuliers, l'invention présente également les caractéristiques avantageuses énumérées ci-dessous. - Il est possible de contrôler la qualité du constituant sur le site de production de la composition hydraulique, ou sur le site de production des constituants de la composition hydraulique comprenant les matériaux carbonés, de manière simple et économique, essentiellement sans intervention humaine. L'augmentation de la fréquence des mesures permet de suivre au plus près l'évolution de la qualité du constituant au fur et à mesure de la production.
- Le mode de réalisation selon lequel on effectue un surdosage du bleu de méthylène permet un gain de temps considérable par rapport à la méthode d'ajout « goutte à goutte » du bleu de méthylène.
- La mesure du bleu de méthylène sur la ligne de traitement du constituant permet de mettre en place une boucle de rétroaction afin de produire du constituant de qualité pré-déterminée, malgré les éventuelles variations de qualité du constituant.
- L'invention fournit aussi un procédé de production du constituant de qualité convenable pour une utilisation dans une composition hydraulique, inerté sur la ligne même de production par ajout d'un agent actif agissant spécifiquement sur les matériaux carbonés. L'ajustement des quantités d'inertant en fonction de la mesure de la valeur de bleu de méthylène permet en outre d'économiser les produits d'inertage qui sont coûteux.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 représente de manière schématique un exemple de ligne de traitement selon l'invention.
La figure 2 représente de manière schématique un autre exemple de ligne de traitement selon l'invention.
La figure 3 représente de manière schématique un exemple de dispositif de mesure automatisée de la valeur de bleu de méthylène, qui est intégré dans la ligne de traitement selon l'invention.
La figure 4 représente l'évolution du dosage en agent entraîneur d'air en fonction de la valeur de bleu de méthylène.
La figure 5 représente des courbes d'évolution de valeurs de bleu de méthylène en fonction de concentrations de différents charbons actifs dans une cendre volante. La figure 6 représente l'évolution du dosage en agent entraîneur d'air en fonction de la valeur de bleu de méthylène.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
L'invention est maintenant décrite plus en détails et de façon non limitative dans la description qui suit. Des exemples de réalisation de ligne de traitement selon l'invention vont maintenant être décrits dans le cas où le constituant de la composition hydraulique comprenant les matériaux carbonés comprend des cendres volantes. Toutefois, il est clair que ces exemples de réalisation de ligne de traitement selon l'invention peuvent être adaptés au cas où le constituant comprenant les matériaux carbonés comprend du ciment et/ou des poussières de four à ciment et/ou un ajout pour ciment.
Ligne de traitement de cendres volantes
La figure 1 représente un premier exemple de ligne de traitement selon l'invention. La ligne de traitement comprend des moyens de fourniture 1 d'une composition de base comprenant des cendres volantes. Dans le présent exemple de réalisation de l'invention, la composition de base peut correspondre à des cendres volantes seules, contenant éventuellement des matériaux carbonés, notamment du charbon actif ou du carbone imbrûlé. Toutefois, à titre de variante, la composition de base peut correspondre à n'importe quel constituant de la composition hydraulique comprenant les matériaux carbonés, par exemple du ciment, des poussières de four à ciment, des additions minérales, des ajouts pour ciment, etc.
Des moyens de convoyage 2 des cendres volantes (pouvant comprendre des bandes transporteuses, des silos, des trémies, des chutes...) transportent les cendres volantes jusqu'à des moyens de prélèvement périodique et automatisé 6 d'un échantillon de cendres volantes. Ces moyens de prélèvement 6 sont avantageusement prévus pour prélever une quantité typique de cendres volantes d'au moins 50 g, de préférence d'environ 100 à environ 200 g. Le maintien de la représentativité de l'échantillon peut nécessiter que le prélèvement soit bien supérieur à 50 g. Il pourra atteindre plusieurs kilogrammes. A cet effet on peut utiliser un échantillonneur tel que ceux commercialisés par les sociétés Penox, Tema ou Forratechnic. Les échantillonneurs traversiers rotatifs, linéiques ou pivotants et les préleveurs en conduite permettent de garantir une bonne représentativité des échantillons de cendres volantes prélevés vis-à-vis de l'ensemble des cendres volantes dans la ligne de traitement ; ils permettent de limiter les problèmes de ségrégation liés à l'hétérogénéité de l'approvisionnement. Toutefois, d'autres échantillonneurs tels que les préleveurs à tiroir, les préleveurs par vis sans fin, les préleveurs à volet, les préleveurs sur bande peuvent être préférés en raison de leur moindre prix et de leur simplicité.
En sortie des moyens de prélèvement 6 sont prévus des moyens de convoyage 7 de l'échantillon de cendres volantes. Ces moyens de convoyage 7 alimentent des moyens de traitement 8 de l'échantillon de cendres volantes. Ces moyens de traitement 8 peuvent comprendre selon les cas des moyens d'homogénéisation et/ou de criblage et/ou de division et/ou de séchage. Les moyens d'homogénéisation comprennent par exemple un mélangeur. Les moyens de criblage comprennent par exemple un tamis. Les moyens de division comprennent par exemple des systèmes de quartage. Ceux-ci peuvent être des systèmes de quartage simple par gravité ou des quarteurs automatiques de préférence rotatifs. Les moyens de séchage comprennent par exemple des moyens de chauffage. L'ensemble des moyens de prélèvement 6 et des moyens de traitement 8 peuvent être intégrés dans un même appareillage, auquel cas les moyens de convoyage 7 sont réduits au strict minimum, voire absents.
En sortie des moyens de traitement 8 sont prévus des moyens de convoyage
9 de l'échantillon traité qui alimentent des moyens de mesure automatique 10 de la valeur de bleu de méthylène.
La ligne de traitement comprend encore, en aval des moyens de prélèvement 6, des moyens de convoyage 5 des cendres volantes vers des moyens de mélange 4 des cendres volantes avec un agent inertant sous forme liquide ou solide. Les moyens de mélange 4 sont d'autre part alimentés par une ligne d'amenée 3 d'agent inertant. Tout moyen permettant un mélange homogène conduisant à un produit inerté peut être envisagé, par exemple les moyens de mélange 4 des cendres volantes avec un agent inertant peuvent consister en un malaxeur dans lequel est introduit l'agent inertant. Ce dernier sera de préférence pulvérisé sur les cendres volantes lors du malaxage. Tout type de malaxeur peut être utilisé. Les buses d'aspersion doivent être choisies en fonction des gammes de débits d'inertant souhaitées et de la géométrie de l'installation. L'inertant peut aussi être directement ajouté dans les cendres volantes à traiter par un écoulement simple si le flux de matière est suffisamment bien canalisé. Le traitement est réalisé de préférence en continu mais peut aussi avoir lieu par lot (batch).
Des moyens de convoyage 1 1 des cendres volantes inertées sont prévus en sortie des moyens de mélange 4 et transportent les cendres volantes qui peuvent par exemple alimenter un système de conditionnement des cendres volantes.
Un asservissement 12 est prévu, qui permet d'ajuster les paramètres de fonctionnement des moyens de mélange 4 des cendres volantes avec l'agent inertant selon le résultat de la mesure obtenu au niveau des moyens de mesure automatique 10 de la valeur de bleu de méthylène.
La figure 2 représente un autre exemple de réalisation de ligne de traitement dans laquelle les moyens de mélange 4 sont disposés en amont des moyens de prélèvement 6.
Selon un autre exemple de réalisation non représenté, il est prévu des premiers moyens de mélange des cendres volantes avec un agent inertant en amont des moyens de prélèvement et des deuxièmes moyens de mélange des cendres volantes avec un agent inertant en aval des moyens de prélèvement.
Selon une autre variante de la ligne de traitement; on peut remplacer les moyens de mélange 4 des cendres volantes avec un agent inertant par des moyens de mélange des cendres volantes avec un agent entraîneur d'air. Dans ce cas, l'entraîneur d'air est de préférence sous la forme d'un liquide.
Procédé de production d'une composition comprenant des cendres volantes Dans le procédé de production selon l'invention d'une composition comprenant des cendres volantes, par exemple des cendres volantes seules sont fournies par les moyens de fourniture 1 et transportées par les moyens de convoyage 2. Les cendres volantes en question sont constituées par une poudre de taille granulométrique moyenne comprise entre 0,1 et 200 microns et de préférence moins de 45 microns.
A un certain emplacement sur la ligne de traitement (avant et/ou après l'inertage), un échantillon de cendres volantes est prélevé automatisée et de manière périodique ou ponctuelle.
Par prélèvement périodique on entend que des échantillons de cendres volantes successifs sont prélevés à répétition. Il peut s'agir d'un prélèvement à intervalles de temps réguliers, par exemple une fois par semaine ou une fois par jour ou une fois par heure voire une fois toutes les dix minutes ou même encore plus fréquemment. La durée du prélèvement peut aussi être variable, de quelques secondes à plusieurs minutes. Il peut également s'agir d'un prélèvement à intervalles de temps irréguliers. Par exemple on peut diminuer la fréquence des prélèvements si cendres volantes présentent des caractéristiques relativement homogènes et constantes ou au contraire augmenter la fréquence des prélèvements si la qualité des cendres volantes présente des variations importantes.
A titre de variante, le prélèvement peut être réalisé de manière ponctuelle, par exemple sur demande d'un opérateur par l'intermédiaire d'une interface appropriée.
Une mesure automatisée de la valeur de bleu de méthylène est ensuite effectuée sur l'échantillon de cendres volantes prélevé. L'échantillon de cendres volantes peut être éventuellement traité avant d'effectuer cette mesure.
Ainsi, il peut être opportun de cribler (de tamiser) l'échantillon préalablement à la mesure. En effet, on peut souhaiter effectuer la mesure sur une fraction seulement des cendres volantes. Dans ce cas, l'échantillon de cendres volantes est tamisé et seule la partie passante est conservée.
Par ailleurs, il peut être opportun de diviser l'échantillon de cendres volantes préalablement à la mesure. En effet la mesure doit s'effectuer sur une masse dé cendres volantes prédéterminée, par exemple entre environ 20 et environ 50 g, plus particulièrement environ 30 g. On peut prévoir que les moyens de prélèvement et éventuellement les moyens de criblage soient adaptés pour fournir un échantillon de masse souhaitée. Sinon, on divise l'échantillon de cendres volantes de manière à obtenir la masse souhaitée.
La mesure automatisée de la valeur de bleu de méthylène est ensuite effectuée, comme cela est décrit ci-dessous. A partir de la valeur de bleu obtenue est réalisé le mélange des cendres volantes et de l'adjuvant. Pour ce faire, le procédé de production de cendres volantes comprend un asservissement (et éventuellement une boucle de rétroaction). Cet asservissement peut fonctionner de manière automatisée.
Par ipertage on entend la neutralisation au moins partielle des matériaux carbonés. L'inertage s'effectue en mélangeant les cendres volantes avec un agent inertant susceptible de réagir spécifiquement avec les matériaux carbonés. Des agents inertants convenables sont notamment ceux qui sont décrits dans les demandes de brevet WO2004/067471 et WO2007/084794. L'inertage des matériaux carbonés présents dans les cendres volantes peut être effectué par un simple mélange des cendres volantes avec l'agent inertant. La dose d'agent inertant injectée peut varier entre 0 et 4 % d'inertant sec dans les cendres volantes et de préférence de 0 à 20 gramme d'inertant sec par kilogramme de cendres volantes. Cette dose est de préférence adaptée selon le résultat de la mesure automatique de la valeur de bleu de méthylène, afin de fournir des cendres volantes inertées dont la valeur de bleu de méthylène soit inférieure à une valeur de consigne.
Le traitement des cendres volantes par l'inertage peut s'effectuer en aval du prélèvement de l'échantillon. Dans ce cas, l'inertage vient corriger la qualité des cendres volantes produites en fonction de la qualité des cendres volantes brutes initialement fournies. La quantité d'agent inertant qui doit être ajoutée pour obtenir une valeur de bleu de méthylène donnée doit également être adaptée en fonction de la nature des cendres volantes et de la nature des matériaux carbonés présents dans les cendres volantes.
Dans le cas des cendres volantes contenant beaucoup de matériaux carbonés, on peut prévoir un premier traitement par inertage tout de suite après la fourniture des cendres volantes, puis un prélèvement d'échantillon et une mesure de la valeur de bleu de méthylène afin de contrôler si les cendres volantes traitées présente une qualité satisfaisante et ensuite, seulement si cela apparaît nécessaire, un second traitement par inertage pour achever d'améliorer la qualité des cendres volantes.
Il est également possible de prévoir que les cendres volantes ne subissent qu'un seul traitement par inertage tout de suite après la fourniture et en amont du prélèvement d'échantillon. Cette configuration présente le double avantage (i) de fournir une mesure de la valeur de bleu de méthylène réelle des cendres volantes finalement produites et commercialisées, et (ii) de permettre malgré tout un ajustement du traitement (notamment un ajustement de la dose d'agent inertant) des futures cendres volantes extraites, en fonction du résultat de cette mesure. Cette configuration est particulièrement bien adaptée aux cendres volantes qui présentent des dérives en termes de qualité suffisamment lentes pour pouvoir être corrigées avec un certain laps de temps de décalage.
Les cendres volantes produites par le procédé selon l'invention peuvent être utilisées pour fabriquer du béton. Dispositif et procédé particuliers de mesure de la valeur de bleu de méthylène En faisant référence à la figure 3, un exemple des moyens de mesure 10 automatisée de la valeur de bleu de méthylène comprend un récipient de mélange 21 pourvu de moyens d'agitation, alimenté par une ligne 22 de dosage automatique et d'injection de l'échantillon de cendres volantes, contenant éventuellement des matériaux carbonés, une ligne 23 de dosage automatique et d'injection d'eau (ou de solution aqueuse) et une ligne 24 de dosage automatique et d'injection de bleu de méthylène. Le récipient de mélange 21 peut également comprendre une ligne 25 de dosage automatique et d'injection d'agent floculant. Une première ligne de soutirage 26 relie le récipient de mélange 21 à des moyens de filtration 27. Une deuxième ligne de soutirage 28 relie les moyens de filtration 27 à une cellule spectrophotométrique 29. Une troisième ligne de soutirage 30 relie la cellule spectrophotométrique 29 au récipient de mélange 21. Le récipient de mélange 21 est avantageusement pourvu de moyens de vidange 3 .
Alternativement, on peut se passer des lignes 26, 28, 30 et de la cellule spectrophotométrique 29 et remplacer le tout par une phototrode directement placée dans le récipient de mélange 21 (ou dans un récipient annexe communiquant avec le récipient de mélange 21 ).
Le déroulement de la mesure est le suivant : l'échantillon de cendres volantes, éventuellement préalablement traitées (c'est-à-dire tamisées et/ou divisées et/ou inertées) est introduit par la ligne 22 dans le récipient de mélange 21. Il est mélangé sous agitation avec de l'eau ou une solution aqueuse issue de la ligne 23, pour fournir une dispersion (ou suspension). Une dose de bleu de méthylène est ensuite injectée via la ligne 24, et la dispersion est à nouveau mélangée. Le bleu est de préférence ajouté en surdosage. Le bleu de méthylène injecté réagit alors, en tout ou en partie, avec les matériaux carbonés présents dans les cendres volantes. Il s'agit ensuite de mesurer s'il reste du bleu de méthylène en excès n'ayant pas réagi, et si oui quelle quantité. Pour ce faire, on réalise une mesure photométrique par absorbance et/ou par transmittance. De façon avantageuse, une dilution de la dispersion est réalisée, par exemple d'un facteur supérieur à 100, par exemple supérieur à 200, par exemple d'environ 250.
Un premier moyen d'effectuer cette mesure photométrique consiste à faire circuler la dispersion jusque dans la cellule spectrophotométrique 29 où l'absorption et/ou la transmission d'un faisceau lumineux à travers la cellule est mesurée. On peut faire ensuite à nouveau circuler la dispersion de retour dans le récipient de mélange 21.
Un deuxième moyen d'effectuer cette mesure photométrique consiste à utiliser une phototrode. Ceci suppose d'avoir effectué préalablement un étalonnage avec des solutions de bleu de méthylène à diverses concentrations.
Dans les deux cas, il est généralement nécessaire de réaliser la mesure proprement dite sur une phase liquide relativement limpide, ce qui implique une étape de séparation de la dispersion en une phase liquide et en des particules. Cette séparation peut être par exemple réalisée par sédimentation ou par filtration, via les moyens de filtration 27, qui peuvent consister en un filtre ou en plusieurs filtres en série (par exemple avec d'abord un filtrage grossier puis un filtrage fin). On peut également, en complément ou en remplacement des moyens de filtration 27, prévoir des moyens de centrifugation. Le récipient de mélange 21 lui-même peut éventuellement être directement centrifugé. Une troisième méthode qui peut être utilisée en complément ou en remplacement des deux précédentes est la floculation. En effet l'injection d'un agent floculant via la ligne 25 permet de faire sédimenter en quelques minutes et généralement en quelques secondes les particules les plus fines de la dispersion, les plus grosses sédimentant rapidement sous l'effet de leur propre poids. Les agents floculants sont sélectionnés parmi les produits usuellement utilisés dans l'industrie des granulats pour faire floculer les fines de sables dans les eaux chargées issues du lavage des matériaux. Généralement, les floculants non-ioniques ou cationiques sont préférés car ils présentent moins de risques de réagir avec la molécule cationique de bleu de méthylène. A titre d'exemple d'agent floculant utilisable ici, on peut citer le Praestol 2300D (DEGUSSA), le FA920 (SNF) et le AN905 (SNF). En tout état de cause les filtres ou l'agent floculant sont choisis de telle sorte qu'ils soient efficaces avec le type de cendres volantes et de matériaux carbonés considérés et qu'ils n'interagissent pas avec le bleu de méthylène.
Le dosage en agent floculant sec est généralement compris entre 0,1 et 100 ppm et de préférence entre 1 et 20 ppm.
L'injection de bleu de méthylène peut se faire en plusieurs fois, en répétant les opérations ci-dessus et avec une mesure photométrique après chaque injection jusqu'à la détermination de la valeur de bleu de méthylène. Mais il est également possible de se contenter d'une seule mesure photométrique, à condition d'effectuer un surdosage en bleu de méthylène, c'est-à-dire d'injecter une unique dose de bleu de méthylène en excès par rapport à la quantité nécessaire pour réagir avec les matériaux carbonés des cendres volantes, et de mesurer alors directement la quantité de bleu de méthylène n'ayant pas réagi pour en déduire la quantité de bleu de méthylène ayant réagi et donc la valeur de bleu de méthylène (égale à la quantité en gramme de bleu de méthylène adsorbé par kilogramme de cendres volantes). Par exemple la dose unique de bleu de méthylène peut être comprise entre 0,1 et 20 grammes de bleu de méthylène par kilogramme de cendres volantes et de préférence comprise entre 5 et 10 grammes par kilogramme de cendres volantes et peut être choisi plus précisément en fonction de la gamme de qualité qui est attendue pour des cendres volantes données. Par exemple, une quantité de 1 gramme de bleu de méthylène pour 30 grammes de cendres volantes peut convenir si la valeur au bleu des cendres volantes est toujours inférieure à 20 grammes par kilogrammes de cendres volantes.
Etant donné que la mesure photométrique s'effectue alors sur une dispersion qui apparaît comme saturée en bleu de méthylène, et compte tenu de la sensibilité de l'appareil de mesure, il peut être utile ou nécessaire de prendre plusieurs mesures et notamment :
- de diluer la dispersion préalablement à la mesure de sorte que la concentration en bleu de méthylène dans la dispersion reste de l'ordre de quelques ppm au maximum (typiquement moins de 10 ppm pour une mesure avec un spectrophotomètre ou moins de 5 ppm avec une phototrode) ; et/ou
- d'effectuer les étalonnages en absorbance plutôt qu'en transmittance, car la transmittance est proportionnelle à l'intensité lumineuse mesurée alors que l'absorbance varie avec le logarithme de l'intensité lumineuse mesurée (ceci permet typiquement d'élargir la gamme de concentrations mesurables de 0-4 ppm à 0-8 ppm) ; et/ou
- soit de travailler avec un faisceau lumineux de longueur d'onde comprise entre 640 et 680 nm, de préférence 660 nm (qui correspond à la valeur d'absorption maximale du bleu de méthylène), soit de travailler plutôt à une longueur d'onde décalée par rapport au pic d'absorption, par exemple à une longueur d'onde d'environ 590 nm, afin de diminuer la sensibilité de la mesure.
La méthode de mesure par surdosage permet un gain de temps considérable par rapport à la méthode du « goutte à goutte » (ajout progressif de volumes donnés de solution de bleu). Le procédé de mesure de la valeur de bleu de méthylène d'un échantillon de cendres volantes décrit ici est spécialement adapté pour être utilisé dans le cadre du procédé de production de cendres volantes selon l'invention et pour être mis en œuvre sur la ligne de traitement de l'invention.
A la fin de la mesure automatisée, le système doit être nettoyé en vue de la réception de l'échantillon suivant. Notamment le récipient de mélange 21 est vidangé par la ligne 31 , et éventuellement lavé à l'eau grâce à la ligne 23.
EXEMPLES
La présente invention est illustrée par les exemples suivants non limitatifs.
Dans les exemples, les produits et matériaux utilisés sont disponibles auprès des fournisseurs suivants :
Produit ou matériau Fournisseur
Ciment Portland Lafarge-Le Havre
AEA - Microair 104 BASF
Inertant RPE 1720 BASF
Cendres volantes site de production Will County
site de production Fisk
Les cendres volantes Will County et Fisk sont de classe C.
Plusieurs types de charbons actifs ont été utilisés. Pour chaque charbon actif, on a indiqué dans le tableau 1 ci-dessous, l'appellation, le fournisseur et la surface spécifique BET.
Tableau 1 - Charbons actifs
Figure imgf000025_0001
Méthode de mesure de la surface BET de charbon actif Cette méthode consiste à injecter un volume d'azote gazeux, jusqu'à une pression contrôlée, dans une enceinte maintenue à température constante et contenant un échantillon de poudre de charbon actif. La température du milieu est proche de la température de condensation de l'azote qui va s'adsorber sous forme liquide à la surface de la poudre. Le volume adsorbé en fonction du taux de saturation en azote est enregistré au cours de la mesure. C'est à partir de cette courbe, appelée isotherme d'adsorption/désorption, qu'est calculée, par différents modèles mathématiques, la surface spécifique ou surface BET (exprimée en m2/g).
Cette mesure nécessite une préparation de l'échantillon sous vide afin de vider les pores de toutes molécules adsorbées. Dans le cas des données présentées dans le Tableau 1 , les échantillons de charbon actif ont été préparés sous vide à 200°C pendant 4,5 heures.
Formulation de mortier
Les formulations (1 ) et (2) de mortier utilisées pour, réaliser les essais sont décrites dans les tableaux 2 et 3 suivants :
Tableau 2 : Formulation (1) de mortier
Composant Proportion
(en gramme)
Ciment Portland Le Havre 0,7*808,8-0,7*X
Sable 0/4 2700
Cendres Volantes 0,3*808,8-0,3*X
Charbon actif X (varie entre 0,1 et 2 % de la masse de liant)
Eau de gâchée 505
AEA Concentration optimale pour environ 10 % d'air en ppm par rapport au liant Tableau 3 : Formulation (2) de mortier
Figure imgf000027_0001
Le rapport eau de gâchée/liant est de 0,496. Le ciment Portiand de Lafarge est un ciment CEM I 52,5 PMES. Le liant hydraulique, ou liant, correspond à l'ensemble comprenant le ciment Portiand et les cendres volantes et le charbon actif.
Méthode de préparation du mortier
Le mortier selon la formulation (1) est réalisé au moyen d'un malaxeur de type Perrier. L'ensemble de l'opération est réalisé à 20°C. La méthode de préparation comprend les étapes suivantes :
• Mettre les sables dans un bol de malaxeur ;
• A T = 0 seconde : débuter le malaxage à petite vitesse (140 tours/min) et ajouter simultanément l'eau de mouillage en 30 secondes, puis continuer à malaxer à petite vitesse (140 tours/min) jusqu'à 60 secondes ;
• A T = 1 minute : arrêter le malaxage et laisser reposer pendant 4 minutes ;
• A T = 5 minutes : ajouter le liant hydraulique ;
• A T = 6 minutes : malaxer pendant 1 minute à petite vitesse (140 tours/min);
• A T = 7 minutes : ajouter l'eau de gâchage en 30 secondes (tout en malaxant à petite vitesse (140 tours/min)) ; et
• A T = 7 minutes et 30 secondes : malaxer pendant 1 minute à grande vitesse (300 tours/min). Méthode de mesure de la teneur en air
Il s'agit d'un test normalisé décrit dans la norme NF EN 1015-7. La méthode de mesure comprend les étapes suivantes :
• Remplir avec le mortier un aéromètre ayant une capacité de 0,75 L ;
• Refermer l'aéromètre ;
• Comprimer l'air contenu dans le mortier par l'intermédiaire d'un piston jusqu'à atteindre une pression déterminée ;
• Déterminer le volume ; et
• En déduire le volume d'air contenu dans le mortier.
Mesure de la valeur de bleu de méthylène
Le protocole de mesure de la valeur de bleu de méthylène pour les essais qui sont décrits par la suite est analogue à celui décrit dans la norme NF-EN 933 et est le suivant :
1 ) Pesée de 500 +/- 5 g d'eau déminéralisée dans un bêcher.
2) Agitation de l'eau déminéralisée à 600 tr/min +/- 10 % pendant 5 minutes.
3) Ajout de 30 +/-0.1 g de cendres volantes à tester dans le bêcher.
4) Agitation de la suspension à 400 tr/min +/- 10 %.
5) Ajout d'une solution de bleu de méthylène à 10 g/L avec un doseur de précision.
6) Au bout d'une seconde, prélèvement d'une goutte de mélange et dépôt sur un papier filtre « RS quali. lent » de marque Jean- Pierre D.
7) S'il n'y a pas formation d'une auréole autour du dépôt, le procédé se poursuit à l'étape 6).
8) Le protocole s'arrête lorsqu'une auréole se forme d'un diamètre supérieure à 1 mm au bout de 5 secondes.
En appelant MMB la masse de bleu de méthylène ajoutée et MFA la masse de cendres volantes, la valeur de bleu, ou VB, est déterminée par la relation suivante :
VB = 10*(MMB / MFA)
Exemple 1 - Mise en œuyre de la première méthode de mesure de quantité d'agent entraîneur d'air à ajouter à une composition hydraulique à tester Le premier exemple de procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention décrit précédemment est mis en œuvre. Pour simuler une cendre volante polluée par du charbon actif, on utilise une cendre volante ne contenant pas de charbon actif à laquelle on ajoute du charbon actif. Cela permet de modifier facilement la quantité de charbon actif associée à la cendre volante.
La cendre volante de référence est la cendre Will County ne contenant pas de façon intrinsèque de charbon actif. Le charbon actif de référence est le GLZ50. La composition hydraulique de référence correspond au mortier selon la formulation (1 ) dans lequel les cendres volantes sont des cendres volantes Will County. Le liant hydraulique correspond à l'ensemble comprenant le ciment Portland et les cendres volantes. On considère que la concentration optimale en agent entraîneur d'air est la concentration qui conduit à une teneur en air de 10 %. Des essais sont réalisés en modifiant la quantité de charbons actifs ajoutés à la composition hydraulique de référence.
On détermine l'évolution de la concentration optimale en agent entraîneur d'air en fonction de la quantité de charbon actif ajoutée aux cendres volantes et on détermine l'évolution de la valeur de bleu de méthylène des cendres volantes en fonction de la quantité de charbon actif ajoutée. Les concentrations optimales en AEA (en parties par millions) dans le mortier de référence et la valeur de bleu de méthylène obtenue en fonction de la quantité de charbons actifs GLZ50 ajoutée (en pourcentage massique par rapport au poids du liant hydraulique) sont indiquées dans le tableau 4 suivant :
Tableau 4 - Concentration optimale d'AEA
Figure imgf000029_0001
La figure 4 représente la courbe d'évolution 30 de la concentration optimale en AEA (en parties par millions) dans le mortier de référence en fonction de la valeur de bleu de méthylène. Une approximation convenable de la courbe 30 correspond à la droite 31. A titre de composition hydraulique à fabriquer, on utilise le mortier selon la formulation (1 ) dans lequel les cendres volantes sont des cendres volantes Will County. Des mesures de bleu VB sont réalisées pour les cendres volantes comprenant différents charbons actifs à différentes concentrations (exprimées en pourcentage massique de charbon actifs par rapport au poids des cendres volantes).
Les résultats sont rassemblés dans le tableau 5 ci-dessous et sont illustrés en figure 5.
Tableau 5 - Résultats de mesure de la valeur de bleu de méthylène
Figure imgf000030_0001
Pour chaque type de charbon actif ajouté à la cendré volante Will County, la valeur de bleu VB augmente de façon sensiblement linéaire (droites D1 à D6) avec la teneur en charbon actif. Les coefficients directeurs des droites D1 à D6 sont indiqués dans le tableau 6 ci-après :
Tableau 6 - Coefficient directeur
Figure imgf000030_0002
Les concentrations optimales en AEA pour des compositions hydrauliques à fabriquer sont obtenues en multipliant les concentrations optimales du tableau 4 par le rapport Ktest/KGLZ5o des coefficients directeurs entre le charbon actif considéré et le charbon actif de référence, dans le présent exemple le charbon actif GLZ50.
Les concentrations optimales estimées en AEA (exprimées en ppm) sont indiquées dans le tableau 7 suivant :
Tableau 7 - Concentration optimale d'AEA
Figure imgf000031_0001
Les teneurs en air (exprimées en pourcentage en volume) réellement mesurées à 5 et 10 minutes avec les concentrations optimales estimées en AEA sont indiquées dans le tableau 8 suivant :
Tableau 8 - Teneurs en air réelles
Figure imgf000031_0002
Le tableau 8 montre une bonne corrélation entre les valeurs estimées de concentrations optimales en AEA et les valeurs mesurées. Exemple 2 - Détermination de la quantité d'inertant à partir de la valeur de bleu de méthylène pour un mortier avec cendres volantes
Le troisième exemple de procédé de fabrication d'une composition hydraulique selon l'invention décrit précédemment est mis en œuvre. Dans le présent exemple, l'inertant utilisé est commercialisé sous l'appellation RPE 1720 par la société BASF. L'inertant RPE 1720 est un polymère à trois blocs du type OP/OE/OP (poly(oxyde de propylène)/poly(oxyde d'éthylène)/poly(oxyde de propylène)) comprenant une teneur en oxyde d'éthylène de 20 % et un poids moléculaire de 2150 g/mol. La cendre volante de référence est la cendre Will County. Le charbon actif de référence est le GLZ50. La composition hydraulique de référence correspond au mortier selon la formulation (1 ) 'et comprend 100 ppm d'agent entraîneur d'air. On considère que la concentration optimale en inertant est la concentration qui conduit à une teneur en air de 10 %. Des essais sont réalisés en modifiant la quantité de charbons actifs ajoutés à la composition hydraulique de référence.
On détermine, pour le mortier de référence, l'évolution de la concentration en inertant en fonction de la quantité de charbon ajoutée aux cendres volantes et on détermine l'évolution de la valeur de bleu de méthylène des cendres volantes en fonction de la quantité de charbon actif ajoutée. Les concentrations optimales en inertant (en parties par millions) du mortier de référence et la valeur de bleu de méthylène obtenue en fonction de la concentration en charbons actifs GLZ50 (en pourcentage massique par rapport au poids du liant hydraulique) sont indiquées dans le tableau 9 suivant :
Tableau 9 - Concentration optimale d'AEA
Figure imgf000032_0001
La figure 6 représente la courbe d'évolution 40 de la concentration optimale en inertant (en parties par millions) du mortier de référence en fonction de la valeur de bleu de méthylène. Une estimation convenable de la courbe 40 correspond à la droite 41.
Comme premier essai, à titre de composition hydraulique à fabriquer, on utilise le mortier selon la formulation (1 ) dans lequel les cendres volantes sont des cendres volantes Will County et le charbon actif est le CPAC avec une concentration de 1 % en poids par rapport au poids du liant hydraulique. La valeur de bleu de méthylène mesurée est égale à 1 ,1.
Pour la composition hydraulique de référence, la quantité d'inertant à ajouter serait de 500 ppm. La quantité d'inertant Q|test est estimée pour l'échantillon de la composition hydraulique à tester serait égale à 500 ppm.
Un mortier selon la formulation (1 ) est réalisé avec les cendres volantes Will County et le charbon actif le CPAC avec une concentration de 1 %, avec une quantité d'entraîneur d'air de 100 ppm et une quantité d'inertant de 500 ppm. La teneur en air mesurée à 10 minutes est égale à 13 % et la teneur en air mesurée à 30 minutes est égale à 11 ,5 %.
La présente invention offre donc une bonne estimation de la quantité d'inertant à ajouter.
Comme second essai, à titre de composition hydraulique à fabriquer, on utilise le mortier selon la formulation (1 ) dans lequel les cendres volantes sont des cendres volantes Fisk contenant du charbon actif en quantité non connue. La valeur de bleu de méthylène mesurée est égale à 1 ,8.
Pour la composition hydraulique de référence, la quantité d'inertant à ajouter serait de 700 ppm. La quantité d'inertant Q|test est estimée pour l'échantillon de la composition hydraulique à tester serait égale à 700 ppm.
Un mortier selon la formulation (1 ) est réalisé avec les cendres volantes Fisk, avec une quantité d'entraîneur d'air de 100 ppm et une quantité d'inertant de 700 ppm. La teneur en air mesurée à 10 minutes est égale à 11 % et la teneur en air mesurée à 30 minutes est égale à 9 %.
La présente invention offre donc une bonne estimation de la quantité d'inertant à ajouter.
Exemple 3 - Détermination de la quantité d'inertant pour un mortier sans cendres volantes Un mortier selon la formulation (2) est réalisé sans charbon actif et avec 50 ppm d'AEA . Les teneurs en air initiale et finale sont mesurées.
Un mortier selon la formulation (2) est réalisé sans charbon actif et sans AEA. Les teneurs en air initiale et finale sont mesurées.
Un mortier selon la formulation (2) est réalisé avec 50 ppm d'AEA et avec
0,5 % de charbon actif GLZ50. Les teneurs en air initiale et finale sont mesurées.
Un mortier selon la formulation (2) est réalisé avec 50 ppm d'AEA, avec 0,5 % de charbon actif GLZ50 et 500 ppm d'inertant RPE1720. Les teneurs en air initiale et finale sont mesurées.
Les résultats sont regroupés dans le tableau 10 ci-après.
Tableau 10 - Mortier sans cendres volantes
Figure imgf000034_0001
Le mortier sans charbon actif et sans AEA contient environ 5.5% d'air naturellement occlus. L'utilisation de 50 ppm d'AEA en masse de ciment permet d'obtenir environ 14 % d'air entraîné après 30 minutes. La pollution par 0.5 % de GLZ50 en masse de ciment fait chuter l'air à 2 %. L'ajout de 500 ppm de RPE 1720 en masse de ciment fait remonter l'air à 14,5 % à 30 minutes. L'inertant RPE 1720 permet donc de neutraliser le charbon actif sur un mortier pollué par du charbon actif, en remontant la teneur en air au niveau de la teneur en air d'un mortier non pollué par le charbon actif et en assurant la stabilité de la teneur en air sur 30 minutes.

Claims

Procédé de traitement pour la fabrication d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant au moins un adjuvant et un constituant comprenant des matériaux carbonés, le procédé comprenant :
- l'obtention d'une valeur représentative de l'adsorption de molécules sonde par les matériaux carbonés ; et
- la fabrication de la composition hydraulique ou le traitement dudit constituant avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'adjuvant est un agent adapté à rendre au moins partiellement inerte les matériaux carbonés.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'adjuvant est un agent entraîneur d'air.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le constituant comprend des cendres volantes.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le constituant comprend du ciment.
Procédé selon l'une quelconque des revendications l à 3, dans lequel le constituant comprend des poussières de four à ciment.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les molécules sonde correspondent au bleu de méthylène. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre :
- la mesure d'une première valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque première portion parmi au moins deux premières portions d'un constituant supplémentaire avec des quantités différentes de matériaux carbonés supplémentaires ;
- la fabrication, pour chaque première portion, d'une composition hydraulique supplémentaire avec le constituant supplémentaire de la première portion ;
- la détermination, pour chaque première portion, de la quantité d'adjuvant à ajouter à la composition hydraulique supplémentaire pour atteindre une propriété déterminée ; - la mesure d'une seconde valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque seconde portion parmi au moins deux secondes portions dudit constituant ayant des quantités différentes desdits matériaux carbonés ;
- la détermination d'un coefficient de correction à partir des premières et secondes valeurs supplémentaires ;
- la détermination, pour ladite valeur, de la quantité d'adjuvant estimée à ajouter à la composition hydraulique comprenant le constituant supplémentaire ; et
- la détermination de la quantité d'adjuvant à ajouter à la composition hydraulique comprenant le constituant à partir de la quantité d'adjuvant estimée et du coefficient de correction.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre :
- la mesure d'une valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque portion parmi au moins deux portions dudit constituant avec des quantités différentes desdits matériaux carbonés ;
- la fabrication, pour chaque portion parmi les au moins; deux portions, de la composition hydraulique avec le constituant de la portion ;
- la détermination, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, de la quantité d'adjuvant réelle à ajouter à la composition hydraulique comprenant le constituant de la portion pour atteindre une propriété déterminée ; et
- la fabrication de la composition hydraulique avec le constituant et avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur, desdites valeurs supplémentaires et des quantités d'adjuvant réelles.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre :
- la mesure d'une valeur supplémentaire représentative de l'adsorption des molécules sonde pour chaque portion parmi au moins deux portions d'un constituant supplémentaire avec des quantités différentes de matériaux carbonés supplémentaires ; - la fabrication, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, d'une composition hydraulique supplémentaire avec le constituant supplémentaire de la portion ;
- la détermination, pour chaque portion parmi les au moins deux portions, de la quantité d'adjuvant à ajouter à la composition hydraulique supplémentaire pour atteindre une propriété déterminée ; et
- la fabrication de la composition hydraulique avec le constituant et avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur, desdites valeurs supplémentaires et des quantités d'adjuvant réelles.
Procédé selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel la propriété est la teneur en air de la composition hydraulique.
Procédé selon la revendication 1 , dans lequel la mesure de ladite valeur comprend une mesure automatisée de ladite valeur dans une solution aqueuse et/ou une solution organique et/ou dans un mélange d'une solution aqueuse et d'une solution organique.
Procédé de traitement pour la fabrication d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant un constituant comprenant du ciment ou de la poussière de four à ciment et comprenant, en outre, des matériaux carbonés, caractérisé en ce qu'il comprend l'ajout au constituant d'un adjuvant adapté à rendre au moins partiellement inerte les matériaux carbonés.
Ligne de traitement pour la production d'une composition hydraulique à air entraîné comprenant au moins un adjuvant et un constituant comprenant des matériaux carbonés, la ligne de traitement comprenant :
des moyens de fourniture (10) d'une valeur représentative de l'adsorption de molécules sonde par les matériaux carbonés ; et des moyens la fabrication (4) de la composition hydraulique ou de traitement dudit constituant avec une quantité d'adjuvant qui dépend de ladite valeur.
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