WO2015158896A1 - Matrice minerale destinee a la fabrication de composites minces par impregnation de renforts tisses ou non tisses - Google Patents
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- WO2015158896A1 WO2015158896A1 PCT/EP2015/058390 EP2015058390W WO2015158896A1 WO 2015158896 A1 WO2015158896 A1 WO 2015158896A1 EP 2015058390 W EP2015058390 W EP 2015058390W WO 2015158896 A1 WO2015158896 A1 WO 2015158896A1
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- 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
- C04B28/06—Aluminous cements
- C04B28/065—Calcium aluminosulfate cements, e.g. cements hydrating into ettringite
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- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete
Definitions
- the invention relates to the general technical field of composite materials of reinforced concrete type textile (or "TRC", acronym of the English expression “Textile Reinforced Concrete”). More specifically, the present invention relates to a mineral matrix that can be combined with a technical textile to form a mineral matrix composite.
- Such a mineral matrix composite can be used in many applications in the field of construction, such as the production of structural components or finishing elements for civil engineering and construction.
- the expression “mineral matrix” refers to the initial composition consisting in particular of a mixture of powders
- the term “concrete” refers to the mineral matrix mixed with water
- the expression “hardened concrete refers to the concrete once it has solidified.
- Composite materials are particularly suitable for reinforcing, protecting, maintaining and repairing existing structures because of:
- WO 03/091179 discloses a dense mortar comprising an ettringite binder, siliceous sands, lime and / or Portiand Cement, powdered polymers, and additives.
- Document FR 2 943 339 describes a cementitious composition for a self-leveling fluid screed.
- US 4,488,909 discloses a non-expansive cement for the manufacture of panels.
- An object of the present invention is to provide a fast-setting, temperature-resistant inorganic matrix for the manufacture of TRC.
- an object of the present invention is to provide a mineral matrix whose main characteristics are as follows:
- the invention provides a mineral matrix comprising a binder, a granular skeleton, and additives, remarkable in that:
- the binder is an ettringitic binder, and in that
- the additives comprise a superplasticizer.
- ettringite binder is intended to mean a binder whose main hydrate is ettringite, contrary in particular to binders mainly composed of Portland cement whose main hydrate is hydrated calcium silicate (CSH).
- the ingenitic binder has the particularity of not releasing lime during its hydration.
- Documents FR 2 943 339 and US 4 488 909 do not describe a mineral matrix as defined above. Indeed, the binder described in FR 2 943 339 contains 70 to 85% by weight of Portland cement, so that the main hydrate formed during its hydration is hydrated calcium silicate (CSH), unlike an ettringitic binder.
- US 4,488,909 does not disclose a composition comprising an ettringite binder within the meaning of the present invention, since Portland cement is predominant (between 72 and 80% by weight) in the binder composition described in US 4,488,909. .
- the ettringitic binder according to the invention comprises:
- a first species chosen from aluminous cement (CAC) and / or sulpho-aluminous cement (CSA),
- a second species selected from calcium sulphate such as plaster and / or gypsum and / or anhydrite, and
- WO 03/091 179 does not disclose an ettringite binder comprising Portland cement and / or calcium hydroxide. On the contrary, WO 03/091 179 dissuades the skilled person from using an ettringitic binder composed of Portland cement or lime (see page 5 lines 30-32 of WO 03/091 179).
- the proportions of the third species are chosen so that the hydrated matrix is devoid of Portlandite (ie lime released during the hydration of the calcium silicates of Portland cement) or of slaked lime.
- the third species may be introduced in the following proportions:
- the superplasticizer comprises a polycarboxylate, and / or a naphthalene sulphonate, and / or a melamine formaldehyde,
- the amount of superplasticizer is between 0.2 and 1.5% by weight of the total mass of the mineral matrix
- the ettringitic binder can be composed of:
- CAC o aluminous cement
- CSA sulfo-aluminous cements
- o and calcium sulphate such as plaster and / or gypsum and / or anhydrite, and whose amount may be between 2 and 30% by weight of the total mass of the mineral matrix,
- the granular skeleton can be:
- metakaolin and / or
- the amount of granular skeleton can be between 40 and 90% by weight of the total mass of the mineral matrix
- the additives may comprise a setting-modifying agent chosen from:
- the quantity of setting-modifying agent can be between 0.02 and 1% by weight of the total mass of the mineral matrix
- the additives may comprise a viscosity agent chosen from cellulose ethers, guar gum, Xanthan gum, Welan gum and / or starch ethers;
- the amount of viscosity agent can be between 0.1 and 0.5% by weight of the total mass of the mineral matrix
- the additives may comprise a resin chosen from polyvalates polyvinyl acetates and / or butadiene styrene and / or acrylic styrene;
- the quantity of resin may be between 0 and 10% by weight of the total mass of the mineral matrix.
- the composition of the mineral matrix must be designed to limit the risks of sedimentation of concrete
- the composition of the mineral matrix must be designed to reduce the sensitivity to desiccation of concrete
- composition of the mineral matrix must be designed to allow an adaptation of the hardening rate of the concrete according to the intended application
- - Durability the composition of the matrix must be provided to limit microcracking phenomena that may limit the life of the cured concrete obtained from the mineral matrix.
- the mineral matrix comprises a binder, a granular skeleton, and one (or more) additive (s).
- the binder allows the hardening of the mineral matrix.
- the binder of the mineral matrix is advantageously an ettringitic binder.
- ettringitic binder is intended to mean a binder whose main hydrate formed is ettringite.
- ettringite main hydrate formed is ettringite.
- One of the properties of a binder ettringitic is that it is adapted to harden and quickly rise in resistance, which differentiates it from Portland cements.
- Ettringitic binders are the solution to the problem of desiccation because associated with suitable additives, it is possible to obtain very short curing times, and therefore a very rapid structuring of the mineral matrix that will oppose the evaporation of mixing water.
- An ettringitic binder is a mixture of aluminous cement (CAC), calcium sulphate and Portland cement.
- Aluminous cement can be replaced by sulpho-aluminous cement (CSA), calcium sulphate can be anhydrite, hemihydrate (alpha plaster or beta) or gypsum or a mixture of two of the three calcium sulphates or even three.
- CSA sulpho-aluminous cement
- calcium sulphate can be anhydrite, hemihydrate (alpha plaster or beta) or gypsum or a mixture of two of the three calcium sulphates or even three.
- the ettringitic binder is composed of:
- CAC - aluminous cement
- CSA sulpho-aluminous cement
- calcium sulphate such as plaster and / or gypsum and / or anhydrite
- the granular skeleton makes it possible to limit the cracking of the mineral matrix after drying of the latter.
- the granular skeleton is, for example, optionally milled silica, and / or calcareous filler, and / or silica fume, and / or metakaolin, and / or fly ash, and / or slag, and / or chamotte, and / or wollastonite.
- the additives may comprise in particular a rheology agent, a setting modifier agent, a viscosity agent, a resin, a water-repellent mass.
- the rheology agent makes it possible to increase the fluidity of the concrete obtained from the matrix in order to allow the impregnation of technical textiles without the need for mechanical tightening.
- the rheology agent is advantageously a superplasticizer. More specifically, the superplasticizer may be a polycarboxylate, and / or a naphthalene sulfonate, and / or a melamine formaldehyde.
- the setting modifying agent is for example an accelerator or a retarding agent for accelerating or delaying the setting of the mineral matrix.
- the setting modifying agent makes it possible to manage the practical duration of use and the duration of setting of the mineral matrix.
- the setting modifier agent when the setting modifier agent is a retarder, it may be selected from carboxylic acids and associated salts, such as tartaric acid, potassium tartrate (salt) and / or sodium gluconate (sugar).
- carboxylic acids and associated salts such as tartaric acid, potassium tartrate (salt) and / or sodium gluconate (sugar).
- the setting modifier agent when the setting modifier agent is an accelerator, it may be selected from sodium carbonate, potassium sulfate, sodium sulfate, lithium sulfate, lithium salts.
- the viscosity agent makes it possible to limit the risks of sedimentation of the mineral matrix once the water has been added thereto to obtain the concrete.
- the viscosity agent is for example chosen from cellulose ethers, guar gum, Xanthan gum, Welan gum, starch ethers.
- the resin makes it possible to increase the life of the product by limiting the risks of microcracking of the hardened concrete.
- the resin is, for example, polyvinyl acetate versatate and / or acrylic styrene and / or butadiene styrene.
- Viscosity agent 0.01 to 0.5%
- an ettringitic binder and a superplasticizer - in particular composed of a polycarboxylate, and / or a naphthalene sulphonate, and / or a melamine formaldehyde - make it possible to constitute a mineral matrix capable of solving these various problems.
Abstract
La présente invention concerne une matrice minérale comprenant un liant ettringitique, un squelette granulaire, et des additifs, les additifs comprenant un superplastifiant.
Description
MATRICE MINERALE DESTINEE A LA FABRICATION DE COMPOSITES MINCES PAR IMPREGNATION DE RENFORTS TISSES OU NON TISSES
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention concerne le domaine technique général des matériaux composites de type béton renforcé en textile (ou « TRC », sigle de l'expression anglo-saxonne « Textile Reinforced Concrète »). Plus précisément, la présente invention concerne une matrice minérale associable à un textile technique pour former un composite à matrice minérale.
Un tel composite à matrice minérale peut être utilisé dans de nombreuses applications dans le domaine de la construction, telles que la réalisation de composants structuraux ou d'éléments de second œuvre pour le génie civil et le bâtiment.
Dans la suite, l'expression « matrice minérale » fait référence à la composition initiale constituée notamment d'un mélange de poudres, le terme « béton » fait référence à la matrice minérale mélangée à de l'eau, l'expression « béton durci » fait référence au béton une fois celui-ci solidifié.
PRESENTATION DE L'ART ANTERIEUR De nombreux matériaux composites ont été développés dans le secteur du Génie Civil pour permettre la conception d'ouvrages ou de parties d'ouvrage.
Les matériaux composites sont en effet particulièrement adaptés au renforcement, à la protection, à la maintenance et à la réparation d'ouvrages existants du fait de :
- leurs performances mécaniques, en particulier en traction,
- leur légèreté (qui ne surcharge pas la structure en cours de réparation) et
- leur adhérence sur béton ou maçonnerie.
Le document WO 03/091 179 décrit un mortier dense comprenant un liant ettringitique, des sables siliceux, de la chaux et/ou du Ciment Portiand, des polymères en poudre, et des additifs. Le document FR 2 943 339 décrit une composition cimentaire pour chape fluide auto- nivelante. Le document US 4 488 909 décrit un ciment non expansif pour la fabrication de panneaux.
Un but de la présente invention est de proposer une matrice minérale à prise rapide, résistante en température pour la fabrication de TRC.
Plus précisément, un but de la présente invention est de proposer une matrice minérale dont les principales caractéristiques sont les suivantes :
- une hyper-fluidité du béton obtenu à partir de la matrice minérale pour permettre une imprégnation de renforts non tissés et tissés sans qu'un serrage mécanique ne soit nécessaire,
- un temps de durcissement très court pour obtenir le béton durci :
o pour permettre de mobiliser l'eau de gâchage du béton pour hydrater le liant, et
o pour permettre, par la structuration rapide du liant, de s'opposer à la dessiccation du béton, cette sensibilité à la dessiccation ayant pour cause le très faible rapport entre l'épaisseur et l'aire de la surface d'échange du béton avec l'extérieur. RESUME DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention propose une matrice minérale comprenant un liant, un squelette granulaire, et des additifs, remarquable en ce que :
- le liant est un liant ettringitique, et en ce que
- les additifs comprennent un superplastifiant.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « liant ettringitique », un liant dont le principal hydrate est de l'ettringite, contrairement notamment aux liants
composés majoritairement de ciment Portland dont le principal hydrate est du silicate de calcium hydraté (C-S-H). Le liant ettnngitique a la particularité de ne pas libérer de chaux au cours de son hydratation. Les documents FR 2 943 339 et US 4 488 909 ne décrivent pas une matrice minérale telle que définie ci-dessus. En effet, le liant décrit dans FR 2 943 339 contient 70 à 85% en poids de ciment Portland, de sorte le principal hydrate formé lors de son hydratation est du silicate de calcium hydraté (C-S-H), contrairement à un liant ettringitique. De même US 4 488 909 ne décrit pas une composition comprenant un liant ettringitique au sens de la présente invention votre demande, puisque le ciment Portland est majoritaire (entre 72 et 80 % en poids) dans la composition du liant décrit dans US 4 488 909.
Les utilisations combinées d'un liant ettringitique et d'un superplastifiant permettent d'obtenir une matrice minérale hyper-fluide adaptée à la fabrication de composites minces (i.e. 1 à 10 mm d'épaisseur) par imprégnation de renforts tissés ou non tissés.
En effet, les utilisations combinées d'un liant ettringitique et d'un superplastifiant permettent d'obtenir une matrice minérale :
- capable d'imprégner un textile technique sans nécessiter la mise en œuvre d'un serrage mécanique,
- présentant un temps de durcissement suffisamment court pour limiter le phénomène de dessiccation. Avantageusement, le liant ettringitique selon l'invention comprend :
- une première espèce choisie parmi du ciment alumineux (CAC) et/ou du ciment sulfo-alumineux (CSA),
- une deuxième espèce choisie parmi du sulfate de calcium tel que du plâtre et/ou du gypse et/ou de l'anhydrite, et
- une troisième espèce choisie parmi du ciment Portland et/ou de l'hydroxyde de calcium.
La présence, dans le liant ettringitique, de ciment Portland et/ou de l'hydroxyde de calcium a pour rôle d'assurer un pH de 10 à 12,5, intervalle qui correspond au domaine de stabilité de l'ettringite. Le document WO 03/091 179 ne décrit pas un liant ettringitique comprenant du ciment Portland et/ou de de l'hydroxyde de calcium. Au contraire, WO 03/091 179 dissuade l'homme du métier d'utiliser un liant ettringitique composé de ciment Portland ou de chaux (cf. page 5 lignes 30-32 de WO 03/091 179). Bien entendu, les proportions de la troisième espèce (ciment Portland et/ou hydroxyde de calcium) sont choisies de sorte que la matrice hydratée soit dépourvue de Portlandite (i.e. chaux libérée au cours de l'hydratation des silicates de calcium du ciment portland) ou de chaux éteinte. Notamment, la troisième espèce peut être introduite dans les proportions suivantes :
- entre 0 et 12% en poids de la matrice minérale lorsque la troisième espèce est composée de ciment Portland, ou
- entre 0 et 3% en poids de la matrice minérale lorsque la troisième espèce est composée d'hydroxyde de calcium.
Les inventeurs ont en effet découverts que ces proportions de la troisième espèce permettaient de maintenir la matrice minérale dans le domaine de stabilité de l'ettringite tout en garantissant l'absence de Portlandite ou de chaux éteinte dans le béton (i.e. matrice hydratée). Pour définir ces plages de valeurs de ciment Portland et de chaux, différentes méthodes de détection peuvent être utilisées pour détecter la présence de Portlandite ou de chaux dans une matrice hydratée. Par exemple, on peut mettre en œuvre une analyse thermique différentielle, la déshydroxylation de la chaux hydratée ou de la Portlandite étant caractérisée par un pic endothermique entre 450 et 550 °C. En variante, la présence de chaux et/ou de Portlandite peut être détectée par spectrométrie infra-rouge à transformée de Fourier, la chaux hydratée ou la Portlandite étant détectées par une bande d'absorption vOH à 3640 cm-1.
Des aspects préférés mais non limitatifs de la matrice minérale selon l'invention sont les suivants :
- le superplastifiant comprend un polycarboxylate, et/ou un naphtalène sulfonate, et/ou une mélamine formaldéhyde,
- la quantité de superplastifiant est comprise entre 0.2 et 1 .5% en poids de la masse totale de la matrice minérale,
- le liant ettringitique peut être composé :
o de ciment alumineux (CAC) et/ou de ciments sulfo-alumineux (CSA), et dont la quantité peut être comprise entre 5 et 60% en poids de la masse totale de la matrice minérale,
o et de sulfate de calcium tel que du plâtre et/ou du gypse et/ou de l'anhydrite, et dont la quantité peut être comprise entre 2 et 30% en poids de la masse totale de la matrice minérale,
o et de ciment Portland dont la quantité peut être comprise entre 0 et 12% en poids de la masse totale de la matrice minérale, ou de chaux éteinte dont la quantité peut être comprise entre 0 et 3% en poids de la masse totale de la matrice minérale ;
- le squelette granulaire peut être :
o de la silice éventuellement broyée, et/ou
o du filler calcaire, et/ou
o de la fumée de silice, et/ou
o du metakaolin, et/ou
o des cendres volantes, et/ou
o du laitier et/ou
o de la chamotte, et/ou
o de la wollastonite.
- la quantité de squelette granulaire peut être comprise entre 40 et 90% en poids de la masse totale de la matrice minérale ;
- les additifs peuvent comprendre un agent modificateur de prise choisi parmi :
o la famille des acides carboxyliques et des sels associés, tels que l'acide tartrique et le tartrate de potassium,
o le gluconate de sodium,
o le carbonate de sodium, le sulfate de potassium, le sulfate de sodium, le sulfate de lithium et les sels de lithium ;
- la quantité d'agent modificateur de prise peut être comprise entre 0.02 et 1 % en poids de la masse totale de la matrice minérale ;
- les additifs peuvent comprendre un agent de viscosité choisi parmi les éthers de cellulose, la gomme de Guar, la gomme Xanthan, la gomme Welan, et/ou les éthers d'amidon ;
- la quantité d'agent de viscosité peut être comprise entre 0.1 et 0.5% en poids de la masse totale de la matrice minérale ;
- les additifs peuvent comprendre une résine choisie parmi les acétates versatates de polyvinyle et/ou du styrène butadienne et/ou du styrène acrylique ;
- la quantité de résine peut être comprise entre 0 et 10% en poids de la masse totale de la matrice minérale.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
On va maintenant décrire plus en détail la matrice minérale selon l'invention. 1. Identification des fonctions visées
Les fonctions auxquelles doit répondre la matrice minérale sont les suivantes :
- Hyperfluidité : la composition de la matrice minérale doit être prévue pour que le béton (obtenu à partir de celle-ci) soit suffisamment fluide,
- Stabilité : la composition de la matrice minérale doit être prévue pour limiter les risques de sédimentation du béton,
- Faible dessiccation : la composition de la matrice minérale doit être prévue pour réduire la sensibilité à la dessiccation du béton,
- Durcissement : la composition de la matrice minérale doit être prévue pour permettre une adaptation de la vitesse de durcissement du béton en fonction de l'application visée,
- Durabilité : la composition de la matrice doit être prévue pour limiter les phénomènes de microfissuration susceptibles de limiter la durée de vie du béton durci obtenu à partir de la matrice minérale. 2. Composition de la matrice minérale
Les différents constituants de la matrice minérale permettent de répondre aux différentes fonctions que doit satisfaire celle-ci. En particulier, la matrice minérale comprend un liant, un squelette granulaire, et un (ou plusieurs) additif(s).
A titre indicatif, les effets techniques associés aux différents constituants de la matrice minérale sont fournis dans le tableau ci-dessous
Tableau I
Analyse des fonctions recherchées Constituants
Hyperfluidité Superplastifiant
Stabilité de la matrice agent de viscosité
Réduction de la sensibilité de la matrice à la
liant à durcissement rapide dessiccation
Gestion de la DPU (Durée Pratique
adjuvants modificateurs de prise d'Utilisation) et du durcissement
Durabilité (micro-fissuration) Résine
2.1 Liant Le liant permet le durcissement de la matrice minérale. Le liant de la matrice minérale est avantageusement un liant ettringitique.
On entend, dans le cadre de la présente invention par « liant ettringitique », un liant dont le principal hydrate formé est de l'ettringite. L'une des propriétés d'un liant
ettringitique est qu'il est adapté pour durcir et monter rapidement en résistance, ce qui le différencie notamment des ciments Portland.
Les liants ettringitiques sont la solution au problème de dessiccation car associés à des additifs adaptés, il est possible d'obtenir des temps de durcissement très courts, et donc une structuration très rapide de la matrice minérale qui va s'opposer à l'évaporation de l'eau de gâchage.
Un liant ettringitique est un mélange constitué de ciment alumineux (CAC), de sulfate de calcium et de ciment Portland. Le ciment alumineux peut être remplacé par du ciment sulfo-alumineux (CSA), le sulfate de calcium peut être de l'anhydrite, de l'hémihydrate (plâtre alpha ou béta) ou du gypse voire un mélange de deux des trois sulfates de calcium, voire des trois. Ainsi, le liant ettringitique est composé :
- de ciment alumineux (CAC) et/ou de ciment sulfo-alumineux (CSA),
- et de sulfate de calcium tel que du plâtre et/ou du gypse et/ou de l'anhydrite,
- et de ciment Portland. Suivant la nature du sulfate de calcium, le dosage en sulfate de calcium, on formera plus ou moins d'ettringite. Le ciment Portland est là pour assurer un pH de 1 1 à 12,5, intervalle qui correspond au domaine de stabilité de l'ettringite. Il est possible de remplacer le ciment Portland par de l'hydroxyde de calcium (chaux éteinte). Un exemple de réaction d'hydratation entre l'anhydrite et l'aluminate monocalcique est présenté pour illustrer la formation d'ettringite (C6AS3H32) :
3CA + 3CS + 38H → C6AS3H32 + 2AH3
Avec : - C : CaO,
- S : SOs,
- H : H2O
L'un des avantages de l'utilisation d'un liant ettringitique concerne sa grande flexibilité. Elle permet une adaptation de la matrice minérale en fonction des contraintes associées aux applications visées. Ces applications peuvent concerner la technologie des composites où le classement au feu M0-A1 est exigé.
2.2 Squelette granulaire
Le squelette granulaire permet de limiter la fissuration de la matrice minérale après séchage de celle-ci.
Le squelette granulaire est par exemple de la silice éventuellement broyée, et/ou du filler calcaire, et/ou de la fumée de silice, et/ou du metakaolin, et/ou des cendres volantes, et/ou du laitier, et/ou de la chamotte, et/ou de la wollastonite. 2.3 Additifs
Les additifs jouent différents rôles et améliorent notamment :
o la fluidité de la matrice minérale lorsqu'elle est mélangée à de l'eau pour former un béton (i.e. agent de rhéologie de type superplastifiant), o la stabilité de la matrice minérale lorsqu'elle est mélangée à de l'eau pour former le béton (i.e. agent de viscosité), et
o la durée de vie du béton après séchage (i.e. résine),
o la durée de prise du béton en réduisant ou augmentant celle-ci (i.e. agent modificateur de prise),
o l'adhérence du béton sur le textile technique lors de son application, etc.
Les additifs peuvent comprendre notamment un agent de rhéologie, un agent modificateur de prise, un agent de viscosité, une résine, un hydrofuge de masse. 2.3.1 Agent de rhéologie
L'agent de rhéologie permet d'augmenter la fluidité du béton obtenu à partir de la matrice afin de permettre l'imprégnation de textiles techniques sans nécessiter de serrage mécanique. L'agent de rhéologie est avantageusement un superplastifiant. Plus précisément, le superplastifiant peut être un polycarboxylate, et/ou un naphtalène sulfonate, et/ou une mélamine formaldéhyde.
2.3.2 Agent modificateur de prise
L'agent modificateur de prise est par exemple un accélérateur ou un retardateur de prise pour accélérer ou retarder la prise de la matrice minérale. L'agent modificateur de prise permet de gérer la durée pratique d'utilisation et la durée de prise de la matrice minérale.
Lorsque l'agent modificateur de prise est un retardateur, celui-ci peut être choisi parmi les acides carboxyliques et sels associés, tels que l'acide tartrique, le tartrate de potassium (sel) et/ou le gluconate de sodium (sucre). Lorsque l'agent modificateur de prise est un accélérateur, celui-ci peut être choisi parmi le carbonate de sodium, le sulfate de potassium, le sulfate de sodium, le sulfate de lithium, les sels de lithium.
2.3.3 Agent de viscosité
L'agent de viscosité permet de limiter les risques de sédimentation de la matrice minérale une fois l'eau ajoutée à celle-ci pour obtenir le béton.
L'agent de viscosité est par exemple choisi parmi les éthers de cellulose, la gomme de Guar, la gomme Xanthan, la gomme Welan, les éthers d'amidon.
2.3.4 Résine
La résine permet d'augmenter la durée de vie du produit en limitant les risques de microfissuration du béton durci.
La résine est par exemple de l'acétate versatate de polyvinyle et/ou du styrène acrylique et/ou du styrène butadienne.
3. Récapitulatif des différents éléments constituant la matrice minérale
A titre indicatif, les différents éléments susceptibles de constituer la matrice minérale seuls ou en combinaison sont résumés dans le tableau ci-dessous.
Tableau II
Constituants Nature chimique
polycarboxylate, naphtalène sulfonate,
Superplastifiant
mélamine formaldéhyde éther de cellulose, gomme de Guar, gomme
Agent de viscosité
Xanthan, gomme Welan, éther d'amidon
CAC ou CSA
sulfate de calcium (anhydrite, hémihydrate,
Liant gypse)
ciment Portland
Chaux éteinte silice, filler calcaire, fumée de silice,
Charges (squelette) metakaolin, cendres volantes, laitier,
chamotte, wollastonite carbonate de sodium, sulfate de potassium -
Modificateurs de sodium - lithium, sels de lithium, acides
prise carboxyliques et sels associés, gluconate de
sodium
acétate versatate de polyvinyle, styrène
butadienne, styrène acrylique
Les pourcentages en poids de chacun des constituants de la matrice minérale sont donnés à titre indicatif dans le tableau ci-dessous :
Tableau III
Constituants ProDortions
Superplastifiant 0.2 à 1 .5%
Agent de viscosité 0.01 à 0.5%
CAC ou CSA 5 à 60% sulfate de calcium 2 à 30% ciment Portland O à 12%
Chaux éteinte 0 à 3%
Charges (squelette) 40 à 90%
Modificateurs de
0.02 à 1 %
prise
Résines O à 10%
4. Exemples de composition Deux compositions de matrices minérales sont présentées ci-dessous à titre d'exemple non limitatifs de la matrice minérale selon l'invention :
Exemple 1
Constituants Dénomination Fournisseur Proportions
Superplastifiant Floset TS1 SNF Floerger 0.6%
Gomme de guar
Agent de viscosité Lamberti 0,5%
HS30
CAC Ternal White Kerneos 53% sulfate de calcium Anhydrite Maxit 2.8% ciment Portland CEM 1 42.5 Lafarge 6.9%
Charges (squelette) Silice Sibelco 33.3%
Modificateurs de Acide tartrique et Roth 0.4% prise U2CO3
Résine acrylique
Résines Momentive 2%
L8840
Exemple 2
Constituants Dénomination Fournisseur ProDortions
Superplastifiant Floset TS1 SNF Floerger 0.4%
Gomme de guar
Agent de viscosité Lamberti 0,5%
HS30
CAC Ternal White Kerneos 25.9% sulfate de calcium Anhydrite Maxit 8.6% ciment Portland CEM 1 42.5 Lafarge 4.2%
Charges (squelette) Silice Sibelco 58.1%
Modificateurs de Acide tartrique et Roth 0.4% prise U2CO3
Résines Résine acrylique Momentive
L8840
5. Conclusions
Comme indiqué précédemment, dans le cadre de l'application de la matrice minérale selon l'invention à des textiles techniques pour la formation de composites utilisés dans la réalisation d'ouvrage ou de partie d'ouvrage en génie civil, les problématiques à résoudre sont multiples :
- permettre l'imprégnation du textile technique sans nécessiter la mise en œuvre d'un serrage mécanique,
- éviter une dessiccation rapide de la matrice au moment du durcissement pour ne pas altérer son hydratation, etc.
L'utilisation d'un liant ettringitique et d'un superplastifiant - notamment composé d'un polycarboxylate, et/ou d'un naphtalène sulfonate, et/ou d'une mélamine formaldéhyde - permettent de constituer une matrice minérale susceptible de résoudre ces différents problèmes.
L'avantage de cette solution est sa flexibilité qui permet une adaptation de la composition de la matrice en fonction des contraintes du chantier.
Le lecteur aura compris que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la matrice minérale décrite précédemment sans sortir matériellement des nouveaux enseignements et des avantages décrits ici. Par conséquent, toutes les modifications de ce type sont destinées à être incorporées à l'intérieur de la portée des revendications jointes.
Claims
1 . Matrice minérale comprenant un liant, un squelette granulaire, et des additifs, caractérisée en ce que :
- le liant est un liant ettringitique, et en ce que
- les additifs comprennent un superplastifiant.
2. Matrice minérale selon la revendication 1 , dans laquelle le superplastifiant comprend un polycarboxylate, et/ou un naphtalène sulfonate, et/ou une mélamine formaldéhyde.
3. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans laquelle la quantité de superplastifiant est comprise entre 0.2 et 1 .5% en poids de la masse totale de la matrice minérale.
4. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le liant ettringitique est composé :
- de ciment alumineux (CAC) et/ou de ciment sulfo-alumineux (CSA),
- et de sulfate de calcium tel que du plâtre et/ou du gypse et/ou de l'anhydrite, - et de ciment Portland ou de chaux éteinte.
5. Matrice minérale selon la revendication 4, dans laquelle :
- la quantité de ciment alumineux et/ou de ciment sulfo-alumineux est comprise entre 5 et 60% en poids de la masse totale de la matrice minérale,
- la quantité de sulfate de calcium est comprise entre 2 et 30% en poids de la masse totale de la matrice minérale,
- la quantité de ciment Portland est comprise entre 0 et 12% en poids de la masse totale de la matrice minérale,
- la quantité de chaux éteinte est comprise entre 0 et 3% en poids de la masse totale de la matrice minérale.
6. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le squelette granulaire est :
- de la silice éventuellement broyée, et/ou
- du filler calcaire, et/ou
- de la fumée de silice, et/ou
- du metakaolin, et/ou
- des cendres volantes, et/ou
- du laitier, et/ou
- de la chamotte, et/ou
- de la wollastonite.
7. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle la quantité de squelette granulaire est comprise entre 40 et 90% en poids de la masse totale de la matrice minérale.
8. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle les additifs comprennent un agent modificateur de prise choisi parmi :
- la famille des acides carboxyliques et des sels associés, tels que l'acide tartrique et le tartrate de potassium,
- le gluconate de sodium,
- le carbonate de sodium, le sulfate de potassium, le sulfate de sodium, le sulfate de lithium et les sels de lithium.
9. Matrice minérale selon la revendication 8, dans laquelle la quantité d'agent modificateur de prise est comprise entre 0.02 et 1 % en poids de la masse totale de la matrice minérale.
10. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les additifs comprennent un agent de viscosité choisi parmi les éthers de cellulose, la gomme de Guar, la gomme Xanthan, la gomme Welan, et/ou les éthers d'amidon.
1 1 . Matrice minérale selon la revendication 10, dans laquelle la quantité d'agent de viscosité est comprise entre 0.1 et 0,5 % en poids de la masse totale de la matrice minérale.
12. Matrice minérale selon l'une quelconque des revendications 1 à 1 1 , dans laquelle les additifs comprennent une résine choisie parmi les acétates versatates de polyvinyle et/ou du styrène butadienne et/ou du styrène acrylique.
13. Matrice minérale selon la revendication 12, dans laquelle la quantité de résine est comprise entre 0 et 10% en poids de la masse totale de la matrice minérale.
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