La présente invention se rapporte à un procédé et à une lance de projection d'un béton par voie sèche, ainsi qu'à une bague de mouillage associée.

Les bétons contenant des particules ultrafines, c'est-à-dire submicroniques, dispersées par un défloculant (appelé aussi dispersant) peuvent être mis en oeuvre, par coulage ou coulage- vibration, avec très peu d'eau, ce qui permet d'obtenir une structure possédant une faible porosité ouverte (autrement dit une haute densité) et des résistances mécaniques élevées. Une haute densité est considérée comme la propriété physique la plus importante d'un béton réfractaire utilisé comme la face chaude d'un revêtement. Des propriétés d'usage telles que la résistance mécanique et la résistance à la corrosion dépendent directement de la porosité, donc de la densité des bétons. Les bétons réfractaires à faible quantité d'eau de gâchage sont utilisés dans de nombreuses applications à haute température (de 600 à 1600°C).

Ces bétons doivent, pour être mis en oeuvre, être mélangés pendant quelques minutes dans un malaxeur intensif pour que le défloculant se dissolve, que les particules ultrafines soient dispersées et que le béton mouillé devienne ainsi fluide.

La projection mécanique de mortiers et bétons (appelée aussi gunitage) est par ailleurs une méthode de mise en oeuvre permettant d'éviter la mise en place d'un coffrage dans lequel le béton doit être coulé, ce qui permet des économies et un gain de temps important. Cependant, cette projection des bétons disponibles sur le marché nécessite l'ajout d'une quantité d'eau importante au mélange sec. La porosité du revêtement réfractaire obtenu est alors forte et les propriétés d'usage insuffisantes pour une utilisation durable en face chaude. Elle ne convient pas à la mise en oeuvre de bétons de haute densité.

Le type de béton mentionné plus haut, avec particules ultrafines et dispersant, ne peut en effet être projeté en l'état au moyen des équipements de projection par voie sèche (avec transport du mélange sec par de I'air comprimé) conventionnels pour deux raisons : * le mélange sec ne peut être correctement fluidifié par l'ajout d'une faible quantité d'eau à la lance, et * les bétons à particules ultrafines défloculées sont thixothropes et se fluidifient lors des impacts sur une cible, sans y adhérer convenablement : il faut ajouter à ces bétons un raidisseur/accélérateur de durcissement qui fige le béton sur la paroi.

II a été proposé de prémélanger avec de !'eau, la partie fine du béton comprenant le liant, les particules ultrafines et le défloculant et de pomper cette barbotine jusqu'à une buse pour l'incorporer au reste de la composition solide transporté par voie pneumatique. Ce système nécessite cependant une unité de mélange-pompage sophistiquée.

Dans d'autres procédés existants, un additif modificateur de prise liquide (accélérateur de durcissement) est pompé jusqu'à une buse, le reste de la composition étant transporté sous la forme d'un mélange sec jusqu'à l'entrée de la buse. Des inconvénients de cette technique sont qu'il faut pour ce faire une pompe-doseuse et que le bon dosage n'est jamais assuré quand le débit de solide varie. De plus, les additifs modificateurs de prise recommandés dégradent la résistance mécanique du béton après séchage, à composition du mélange sec et quantité d'eau ajoutée constantes.

D'autres ont choisi de prémétanger le mélange sec avec suffisamment peu d'eau pour pouvoir toujours le transporter par voie pneumatique et d'ajouter le complément d'eau à la buse.

Cependant, le transport pneumatique de solides humides est très délicat.

Quant à la projection par voie humide (transport avant projection sous forme de suspension solide-liquide), elle nécessite l'utilisation de pompes dispendieuses et ne possède pas la

souplesse des installations par voie sèche, qui permettent de s'affranchir de la manipulation de béton mouillé.

La demande de brevet européen EP-A1-0.506.421 décrit une méthode de projection par voie sèche dans laquelle une composition cimenteuse sèche est combinée avec un mélange d'eau, de fumée de silice et d'un accélérateur de durcissement au niveau d'une buse de projection. L'accélérateur, qui est introduit au préalable dans le mélange comprenant 1'eau et la fumée de silice, représente 1 à 10% et préférentiellement 4 à 7% en poids de ciment dans le mélange final. La combinaison de la composition cimenteuse sèche et du liquide est effectuée dans une lance, au moyen d'une bague comprenant des ouvertures permettant d'introduire 1'eau dans la composition sèche.

Une telle méthode ne permet pas d'obtenir des bétons réfractaires à haute densité et nécessite une unité de mélange- pompage sophistiquée, ainsi que la fourniture du matériau en deux composants séparés.

En ce qui concerne les lances de projection existantes pour des procédés de projection par voie sèche, le document EP-A1- 0.405.969 divulgue une telle lance comprenant une tête de buse en communication avec un conduit de transport d'un produit sec et disposée de manière coulissante dans une pièce traversée par une arrivée d'eau. La tête de buse est pourvue d'ouvertures, par lesquelles l'eau peut pénétrer dans la tête de buse et ainsi se mélanger aux produits secs. Ces ouvertures sont disposées sous forme de séries axialement espacées, un mouvement axial de la tête de buse permettant d'ajuster le nombre d'ouvertures au regard de l'arrivée d'eau.

Une telle lance, en particulier, ne permet pas de projeter des bétons à haute densité connus.

Ainsi, les procédés et les dispositifs existants, ne permettent pas de projeter par voie sèche, de manière satisfaisante, un béton à haute densité.

L'invention vise un procédé de projection par voie sèche d'un béton à haute densité et plus particulièrement d'un béton réfractaire.

Le procédé de projection de l'invention met en oeuvre un produit sec ayant un faible besoin en eau et conduisant à un béton de forte résistance mécanique et de faible porosité et ayant donc une bonne résistance à la corrosion.

L'invention concerne égaiement une lance de projection d'un béton par voie sèche adapté au procédé de projection de l'invention, et une bague de mouillage d'une telle lance.

A cet effet, !'invention a pour objet un procédé de projection d'un béton par voie sèche, dans lequel : zon effectue un transport pneumatique d'un produit sec comprenant : -au moins un liant hydraulique et -des granulats, * on mélange le produit sec avec de i'eau de façon à obtenir un produit humidifié, * on effectue un transport pneumatique du produit humidifié, et * on projette le produit humidifié sur une surface.

Selon !'invention : le produit sec comprend aussi : -des particules ultrafines additionnées, -au moins un dispersant et -au moins un accélérateur de durcissement, zon effectue le mélange du produit sec et de l'eau selon un pourcentage volumique d'eau inférieur à 25 %, le pourcentage volumique d'eau correspondant au rapport du volume d'eau au volume réel du produit sec, et . le produit sec a une composition telle que le produit humidifié après durcissement sur la surface constitue un béton réfractaire.

Par"béton", on entend un matériau comprenant des grains et un liant hydraulique, dans lequel les grains de taille supérieure à 20 mm représentent au plus 5% en poids sec du matériau.

La"projection par voie sèche"est une projection dans laquelle on ajoute de l'eau à un produit sec peu de temps avant la projection du mélange. Une autre définition est exprimée plus haut, et repose sur la succession des quatre étapes suivantes : transport pneumatique d'un produit sec, mélange de ce produit sec avec de !'eau, transport pneumatique du produit humidifié et projection du produit humidifié sur une surface.

On désigne par"produit sec"un produit sans addition préalable d'eau, indépendamment de la possibilité que de l'eau soit présente en surface des grains.

Les termes"liant hydraulique"s'appliquent de manière générale à tout matériau qui se solidifie sous 1'eau en agglomérant des grains. Cette définition n'est donc pas limitée à un ciment à base d'aluminate de calcium.

Le mot"granulat"s'applique à des grains de taille supérieure à 0,1 mm.

Le dispersant utilisé est apte å défloculer les particules ultrafines additionnées.

Le béton est"réfractaire"en ce qu'il est résistant à de hautes températures. Préférentiellement, un tel béton est apte au garnissage intérieur de fours industriels, où la température peut s'étendre de 20°C en phase froide à 2000°C en phase chaude.

Ainsi, le béton réfractaire est avantageusement approprié à une zone soumise à une température supérieure à 600°C, et préférentiellement à 1400°C. De plus, il est préférentiellement capable de supporter des sollicitations thermomécaniques ou thermochimiques (corrosion) propres au garnissage intérieur d'un four industriel, et de résister au contact de fer ou d'acier liquide, ou de laitier les recouvrant, à des températures élevées telles que celles mentionnées plus haut.

Le pourcentage volumique d'eau utilisée dans la définition du procédé de projection de l'invention est une grandeur

représentative de la haute densité du béton obtenu, pour des raisons exposés ci-après. Ce pourcentage est défini et calculé de la manière suivante. En référence aux figures 1 à 3, un grain 100 comprend une partie solide 101 creusée extérieurement par des pores ouverts 102 et intérieurement par des pores fermés 103 (figure 1). On appelle"volume absolu"v1 du grain 100, le volume de cette partie solide 101. Si l'on ne tient pas compte des pores fermés 103 (figure 2), on définit un"volume réel"v2 du grain 100 et si l'on ne tient compte d'aucun des pores 102 et 103 (figure 3), on obtient un volume apparent v3 (bulk volume). Ces mêmes définitions s'appliquent à un béton durci, mais avec deux niveaux de structures correspondant à des grains poreux dans une matrice poreuse.

Ainsi, on désignera conventionnellement par"volume réel" du matériau constitué par le produit sec ou le béton, le volume mesuré en excluant non seulement la porosité ouverte du matériau pris dans son ensemble, mais aussi la porosité ouverte des grains du matériau. Ainsi, seule la porosité fermée des grains et éventuellement de la matrice du matériau est incluse dans le volume considéré. De façon similaire, la"porosité ouverte"du matériau désignera ci-après non seulement la porosité ouverte du matériau pris dans son ensemble, mais aussi la porosité ouverte des grains du matériau.

Les masses volumiques absolue, réelle et apparente sont définies de manière corrélative.

Dans tout ce qui suit, on utilise les normes de mesure suivantes : * pour la mesure de la masse volumique apparente et de la porosité ouverte, la norme R9 PRE et/ou la norme ENV 1402-6 CEN, * pour la résistance mécanique (résistance à la flexion et à l'écrasement) la norme R27 PRE et/ou la norme ENV 1402-6 CEN, pour la préparation et la cuisson des matériaux, la norme R28 PRE et/ou la norme ENV 1402-5 CEN, et

pour la variation permanente de dimension, la norme R28 PRE et/ou le norme ENV 1402-6 CEN.

Le pourcentage volumique d'eau est défini et exprimé ainsi : * on mesure la masse de produit sec (béton en l'état de livraison) introduite dans la trémie d'alimentation avant projection et la masse d'eau dans la bonbonne du surpresseur avant projection, zon effectue la projection par voie sèche du produit humidifié par !'eau et on mesure la masse de produit sec restant dans la trémie après projection et la masse d'au restant dans la bonbonne du surpresseur après projection ; on en déduit, par différences, les masses de produit sec et d'eau utilisées pendant la projection et donc le pourcentage massique M de la masse d'eau sur la masse de produit sec, * on prélève du béton consolidé sur la cible, on le soumet à un traitement à 800°C et on mesure sa porosité ouverte po (exprimée comme une proportion comprise entre 0 et 1) ainsi que la masse volumique apparente mva de ce béton ; on en déduit la masse volumique réelle : mvr= mva 1-po . on calcule finalement le pourcentage volumique d'eau V à partir de la masse volumique p de l'eau (1g/cm3) par la formule : V = p x mvr le rapport V étant exprimé sous forme de pourcentage.

Le pourcentage du volume d'eau ainsi défini correspond au rapport de mélange du volume d'eau au volume réel du produit sec.

En effet, la cuisson à 800°C du béton consolidé prélevé sur la cible permet de déshydrater le matériau sans modifier, par la formation de porosité fermée liée à du frittage, sa masse volumique apparente. La température de 800°C est en effet suffisamment élevée pour produire une déshydratation satisfaisante et suffisamment basse pour éviter les effets du frittage. La masse

volumique apparente du béton obtenu est donc très proche de celle du produit sec et le pourcentage V est très voisin du pourcentage donné par le rapport de mélange du volume d'eau au volume réel du produit sec.

Ce pourcentage volumique d'eau V est représentatif de la densité du béton durci, tout en tenant compte de la qualité du procédé de projection, c'est-à-dire de sa contribution à la haute densité du béton. En effet, la porosité ouverte (par exemple après cuisson à 800°C) ne résulte pas que de la qualité de la projection, mais aussi de la porosité ouverte des granulats et de l'air piégé.

L'utilisation de la seule porosité ouverte pour qualifier la densité du béton obtenu fausserait donc les comparaisons en faisant intervenir de manière significative des propriétés propres aux matériaux utilisés. Le rapport massique de l'eau au produit sec ne serait pas non plus satisfaisant, car il varie beaucoup avec la densité des granulats. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire de faire intervenir la porosité fermée (des grains essentiellement), ce qui nécessiterait de broyer très finement le béton déshydraté afin de déterminer la masse volumique absolue moyenne de l'ensemble des phases solides.

Le pourcentage volumique d'eau inférieur à 25% selon l'invention est considérablement plus bas que les pourcentages volumiques d'eau obtenus par les procédés de projection par voie sèche existants. La mise en oeuvre du procédé de projection de l'invention est en particulier réalisable grâce à l'emploi de compositions judicieusement choisies et d'une lance de projection appropriée.

En pratique, la quantité d'eau totale ajoutée à la lance au mélange sec est aussi faible que celle que l'on ajouterait dans un malaxeur pour le coulage derrière un gabarit. De manière générale, les propriétés des bétons obtenus après cette projection par voie sèche sont très supérieures à celles obtenus par les projections traditionnelles par voie sèche.

Quant aux avantages de la projection par voie sèche par rapport aux autres modes d'obtention de béton à haute densité, ils

sont exposés plus haut. II convient de noter, en particulier, que I'absence de coffrage est particulièrement intéressante pour rechaper des garnissages réfractaires partiellement usés (en particulier le cordon laitier de poches à acier par des bétons basiques à faible besoin en eau) pour deux raisons : . il n'est pas nécessaire d'attendre le refroidissement d'un garnissage usé pour le rénover, et . il est, même après refroidissement, difficile de mettre en place un coffrage sur un garnissage existant et de remplir l'espace réduit entre le garnissage partiellement et irrégulièrement usé et le coffrage.

Préférentiellement, le produit sec, le mélange et les transports sont tels que le produit après durcissement sur la surface a une porosité ouverte inférieure à 22% après traitement à 110°C et inférieure à 25% après traitement à 800°C.

Le liant hydraulique comprend préférentiellement un liant magnésien.

Le procédé de projection autorise ainsi la formation de béton basique carboné avec peu d'eau, qui possède une bonne résistance mécanique aux températures intermédiaires (600- 1200°C), et éventuellement à de plus hautes températures.

II peut également être intéressant que le liant hydraulique comprenne un liant à base de ciment d'aluminate de calcium, ce dernier représentant avantageusement moins de 8% et préférentiellement moins de 4%, en poids du produit sec.

Une faible teneur en ciment d'aluminate de calcium permet d'améliorer la réfractarité des bétons alumino-siliceux.

Préférentiellement, les particules ultrafines additionnées sont choisies parmi les fumées de silice, de I'alumine réactive et du noir de fumée ou l'une quelconque de leurs combinaisons.

De plus, ces particules ultrafines additionnées constituent avantageusement 4 à 12% en volume du produit sec, ce pourcentage volumique correspondant au rapport du volume absolu des particules ultrafines au volume réel du produit sec.

Comme pour le calcul du pourcentage volumique d'eau, ce pourcentage volumique est défini à partir de la masse volumique réelle du béton consolidé après traitement à 800°C (mvr), obtenu grâce à la mesure de la masse volumique apparente mva et de la porosité ouverte po. En notant M1, le pourcentage massique des particules ultrafines au produit sec et p1 la masse volumique absolue des particules ultrafines additionnées, le pourcentage volumique des particules ultrafines V1 vaut donc : M1 V1=-x mvr p1 Selon un premier choix préféré de l'accélérateur de durcissement, celui-ci comprend de I'aluminate de soude, en quantité inférieure à 0,5% en poids du produit sec. L'aluminate de soude représente avantageusement entre 0,05 et 0,3% en poids du produit sec, et préférentiellement entre 0,07 et 0,15%.

Selon un deuxième choix préféré de l'accélérateur de durcissement, celui-ci comprend du nitrite de soude, en quantité inférieure à 0,5% en poids du produit sec, et représentant préférentiellement entre 0,03 et 0,1% en poids du produit sec.

Selon un troisième choix préféré de l'accélérateur de durcissement, celui-ci est constitué par le dispersant. Le dispersant est alors avantageusement un polyphosphate de soude, comprenant préférentiellement du tripolyphosphate de soude et/ou de t'hexaméthaphosphate de soude. De plus, le dispersant ayant également la fonction d'accélérateur de durcissement représente avantageusement entre 0,15 et 0,6% en poids du produit sec, et préférentiellement entre 0,2 et 0,4%.

Ces différentes réalisations de l'accélérateur de durcissement ont pour avantages de figer le produit sur la cible sans dégrader la résistance mécanique du béton, comme ceci se produit par exemple lorsqu'on utilise du silicate de soude. Plus généralement, I'accélérateur de durcissement choisi parmi les modes de mise en oeuvre ci-dessus ne détériore pas les propriétés mécaniques du

béton après durcissement et montée en température. Qui plus est, le dispersant ayant également la fonction d'accélérateur de durcissement présente I'avantage de ne pas être hygroscopique et de pouvoir être présent dans le produit sec prêt à t'emploi sans réduire fortement la durée de bonne conservation de ce produit.

Dans une forme avantageuse de mise en oeuvre, le produit sec comprend, les pourcentages des différents constituants étant indiqués en poids du produit sec : -15 à 25% de magnésie broyée à moins de 100 um, -1 à 6% de fumée de silice, -0 à 3 % de noir de fumée, -0,05 à 0,5% du dispersant, -et 75 à 85% de granulats à base de magnésie.

Les granulats à base de magnésie comprennent alors avantageusement, en pourcentages en poids du produit sec : . 45% à 55% de grains de 1,2 à 5 mm, . 10 à 20% de grains de 0,4 à 1,2 mm, et * 5 à 15% de grains de 0,1 à 0,4 mm.

Dans une autre forme avantageuse de mise en oeuvre : les granulats sont réfractaires et sont choisis parmi de I'alumine, de la silice, de la magnésie, de la chaux et leurs combinaisons, du carbone et du carbure de silicium, représentent 50 à 74% en volume du produit sec, le pourcentage volumique des granulats correspondant au rapport du volume apparent des granulats au volume réel du produit sec, et sont préférentiellement d'une taille maximale comprise entre 3 et 10 mm, à 5% près en poids du produit sec, * le produit sec comprend des grains fins représentant 20 à 34% en volume du produit sec, le pourcentage volumique correspondant au rapport du volume absolu des grains fins au volume réel du produit sec, ces grains fins étant constitués : -de grains réfractaires choisis parmi de I'alumine, de la silice, de la magnésie et leurs combinaisons, du carbone et du carbure de silicium, représentant 50 à 100% en volume des grains fins, et

-de ciment d'aluminate de calcium, représentant 0 à 50% en volume des grains fins.

Le pourcentage volumique des grains fins est défini de la même manière que le pourcentage volumique de fumée de silice, exposé plus haut. En ce qui concerne le pourcentage volumique des granulats (de taille supérieure à 100 um), il faut faire intervenir le volume apparent des granulats. En effet, c'est l'enveloppe extérieure des grains qui importe dans l'emboîtement des fractions granulaires. En notant M2 le pourcentage massique des granulats au produit sec et p2, la masse volumique apparente des granulats, le pourcentage volumique V2 des granulats est alors défini par : M2 V2 =-x mvr p2 Avantageusement, le produit sec comprend des fibres organiques de polypropylène ou de polyéthylène, représentant préférentiellement entre 0,02 et 0,08% en poids du produit sec.

De plus, I'eau est préférentiellement conduite pour être mélangée au produit sec sous une pression au moins égale à 8 bars.

Les différents modes de mise en oeuvre exposés ci-dessus, considérés séparément ou associés selon leurs combinaisons techniquement possibles, peuvent permettre, dans le très court temps de contact entre le produit sec et l'eau avant immobilisation sur la cible, d'obtenir des propriétés d'usage très intéressantes du béton durci (forte résistance mécanique, faible porosité et donc bonne résistance à la corrosion), avec peu d'eau.

L'invention a également pour objet une lance de projection d'un béton par voie sèche, permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Cette lance comprend : 'un conduit de transport pneumatique d'un produit sec, * un conduit de transport d'eau sous pression, une boite a eau comprenant :

-un récipient en communication avec le conduit de transport pneumatique du produit sec, destiné à contenir un mélange de produit sec et d'eau en provenance des conduits, et -une bague de mouillage disposée autour d'un axe de circulation du produit, contenue dans le récipient et en communication avec le conduit de transport d'eau, cette bague de mouillage comprenant des ouvertures de circulation de !'eau et étant destinée à recevoir l'eau en provenance du conduit d'eau et à assurer l'introduction de l'eau dans le récipient par les ouvertures de circulation, et -un conduit de transport pneumatique du produit humidifié avec t'eau, en communication avec le récipient de la boîte à eau.

Selon l'invention : 'ta tance comprend des moyens de mise sous pression d'au moins 8 bars de l'eau dans le conduit de transport d'eau, et * les ouvertures de circulation de la bague de mouillage : -sont en nombre compris entre 4 et 8, -sont sensiblement perpendiculaires à I'axe de circulation du produit, et -ont chacune un diamètre compris entre 0,8 et 1,2 mm.

Une telle configuration de la lance permet le mouillage efficace du produit sec par une faible quantité d'eau pendant le temps très court d'incorporation de t'eau. Elle peut être couplée à des machines courantes de projection par voie sèche, où la suspension du solide dans I'air est réalisée soit grâce à une pompe équipée d'un rotor mû électriquement ou mû par air comprimé ou par eau sous pression, soit de manière discontinue régulière grâce à un sas sous pression d'air comprimé. II est souhaitable qu'un flux régulier de produit sec et d'air arrive à la lance. Pour ce faire, une machine de projection à rotor dont les loges sont étroitement juxtaposées (rotor à secteurs plutôt qu'à trous) est préférée.

De manière surprenante, les particularités des ouvertures de circulation de la bague de mouillage, combinées avec la forte pression appliquée, autorisent les projections par voie sèche d'un béton à haute densité.

Avantageusement, les ouvertures de circulation sont disposées dans un plan perpendiculaire à I'axe de circulation du produit et sont régulièrement réparties autour de cet axe. Les ouvertures ont préférentiellement chacune un diamètre environ égal à 1 mm et sont préférentiellement au nombre de quatre.

Dans une forme préférée de réalisation, la boîte à eau comprend deux joints placés entre la bague de mouillage et respectivement les conduits de transport pneumatique du produit sec et du produit humidifié, capables d'assurer une très bonne étanchéité de la bague de mouillage à une pression d'au moins 8 bars, de façon à ce que l'eau passe du conduit de transport d'eau vers le récipient de la boîte à eau quasi-exclusivement par les ouvertures de la bague de mouillage.

Avantageusement, ces joints sont toriques et ont un diamètre approximativement égal à celui de la bague de mouillage. De plus, les conduits de transport pneumatique du produit sec et du produit humidifié exercent de préférence respectivement des compressions sur les joints par serrage.

II est avantageux que le conduit de transport du conduit humidifié ait une longueur comprise entre 600 et 1500 mm, et préférentiellement environ égale à 1500 mm.

La lance de projection comprend avantageusement une boîte à air disposée dans le conduit de transport du produit humidifié et en communication avec un conduit de transport d'air, cette boîte à air comprenant des ouvertures permettant d'introduire de I'air dans le produit humidifié, de manière à améliorer l'homogénéité du produit.

L'invention concerne également une bague de mouillage pour une lance de projection conforme à l'invention.

La présente invention sera mieux comprise et illustrée au moyen des exemples suivants de mise en oeuvre et de réalisation,

nullement limitatifs, en référence aux figures annexées sur lesquelles : -la figure 1 schématise la détermination du volume absolu d'un grain ; -la figure 2 schématise la détermination du volume réel d'un grain ; -la figure 3 schématise la détermination du volume apparent d'un grain ; -la figure 4 est une représentation simplifiée d'une lance selon l'invention ; -la figure 5 représente de manière détaillée une vue éclatée d'un premier mode de réalisation d'une lance selon l'invention ; -la figure 6 montre en coupe transversale la boîte à eau de la lance de la figure 5 ; -la figure 7 montre en vue latérale le récipient de la boîte à eau de la figure 6 ; -la figure 8A montre en vue latérale la bague de mouillage de la boîte à eau de la figure 6 ; -la figure 8B montre en vue de face la bague de mouillage de la figure 8A ; -la figure 9 représente une première variante de réalisation de l'embout de la lance de la figure 5 ; -la figure 10 représente une deuxième variante de réalisation de l'embout de la lance de la figure 5 ; -la figure 11 représente une troisième variante de réalisation de l'embout de la lance de la figure 5 ; et -la figure 12 montre en vue éclatée un deuxième mode de réalisation d'une lance selon l'invention.

Le contenu des dessins doit être considéré comme faisant partie intégrante de la description.

Une lance 1 de projection par voie sèche (figure 4) comprend un conduit de transport pneumatique 2 d'un produit sec, un conduit de transport d'eau 3 sous pression, une boîte à eau 4 et un conduit de transport pneumatique 5 du produit humidifié avec t'eau.

Dans tout ce qui suit, on distingue deux types d'applications : les projections à"fort débit" (du produit humidifié), supérieur à 3 t/h, et celles å"faible débit", inférieur à 3 t/h.

Le conduit de transport d'eau 3 est pourvu de moyens de mise sous pression d'au moins 8 bars de t'eau, éventuellement grâce à un surpresseur. Pour une projection à fort débit, la pression d'eau est préférentiellement d'au moins 50 bars. Ce conduit d'eau est équipé d'un double système de vannes comprenant une vanne quart de tour 41 autorisant l'ouverture ou la fermeture de l'arrivée d'eau et une vanne à pointeau 42 permettant de doser cette arrivée d'eau.

La partie 43 du conduit 3 prévue entre les vannes 41 et 42 et ! a boîte à eau 4 est par exemple constituée d'une partie coudée, pour des utilisations de projection sur une paroi chaude. En revanche, pour des projections sur paroi froide, cette partie 43 est préférentiellement formée d'un tuyau souple, suffisamment long pour que les vannes 41 et 42 puissent être manipulées par un opérateur en même temps que l'extrémité du conduit de transport pneumatique 5. Cette réalisation facilite ainsi les réglages.

La lance 1 est également pourvue de moyens permettant d'obtenir en amont du conduit 2 de transport pneumatique, un débit d'air disponible, rapporté à la pression de 1 bar, au moins égal à 8 m3/mn, sous une pression de 5 bars. II est ainsi possible de disposer d'une pression suffisante en aval (avantageusement 2 bars pour faible débit et 3 bars pour fort débit) et d'assurer de cette manière une bonne dilution du solide dans I'air et un flux régulier. Le conduit 2 est avantageusement formé d'un tuyau ayant un diamètre d'environ 40 mm pour des applications à faible débit et 50 mm pour des applications à fort débit.

Le conduit 5 de transport pneumatique du produit humide comporte une chambre de mouillage/malaxage 55, un presse- étoupe de jonction 56 et un embout 60 de la lance 1. La chambre 55 est de préférence constituée d'une matière flexible et, est par exemple formée d'un tuyau de caoutchouc. L'embout 60 est par exemple un tube en aluminium.

Avantageusement, le tuyau formant la chambre de mouillage 55 et l'embout 60 ont les dimensions suivantes : 'pour une projection à faible débit sur une paroi froide : diamètre de la chambre 55 d'environ 40 mm (1,5") et longueur de la chambre 55 comprise entre 600 mm et 1500 mm, de préférence égale à 1500 mm ; longueur de l'embout 60 comprise entre 200 et 250 mm ; projection a fort débit sur une paroi froide : diamètre de la chambre 55 d'environ 50 mm (2") et longueur de la chambre 55 de 1500 mm ; longueur de l'embout 60 comprise entre 200 et 250 mm ; * projection sur une paroi chaude : longueur de la chambre 55 d'environ 1500 mm ; I'embout 60 est constitué d'un tube rigide dont la longueur est fonction des dimensions du four ou de la poche dans laquelle on projette le béton et peut atteindre en particulier 3 à 4 m, de telle sorte que la longueur totale du conduit 5 de transport pneumatique du produit humide peut valoir environ 5 m.

La boîte ci eau 4 comprend un récipient 11 en communication avec le conduit 2 de transport pneumatique du produit sec et une bague de mouillage 12 disposée dans le récipient 11 autour d'un axe de circulation 10 des produits sec et humidifié (la circulation des produits étant entendue au niveau de la boîte à eau 4). La bague de mouillage 12 est en communication avec le conduit 3 de transport d'eau et comprend des ouvertures 21-24 de circulation de t'eau, permettant l'introduction de l'eau dans le récipient 11 pour l'humidification du produit sec. Les ouvertures 21-24 ont un diamètre compris entre 0,8 et 1,2 mm, et préférentiellement égal à 1 mm. Elles sont sensiblement perpendiculaires à I'axe de circulation 10, et sont avantageusement disposées dans un plan perpendiculaire à cet axe et réparties régulièrement autour de cet axe. Préférentiellement, le nombre de ces ouvertures vaut 4 (comme dans l'exemple représenté) pour des applications à faible débit, et 8 pour des applications à fort débit. La boîte à eau 4 est

conçue pour bénéficier d'une étanchéité quasi totale sous les pressions d'eau utilisées.

Des modes de réalisation particuliers de la lance et de la boîte à eau vont maintenant être détaillés en référence aux figures 5 à 12, pour lesquelles des éléments identiques ou similaires sont désignés par les mêmes références. Les caractéristiques des différents modes de réalisation peuvent être combinées de toutes les manières techniquement possibles, la boîte à eau décrite pouvant notamment être adaptée à l'une quelconque des lances de projection.

Dans un premier mode de réalisation de la lance 1, référencée 111 et représentée sur la figure 5, le conduit 5 de transport pneumatique du produit humidifié comprend, outre la chambre 55, le presse-étoupe 56 et l'embout 60, un cône 53 en caoutchouc interposé entre la boîte à eau 4 et la chambre 55, et ayant un diamètre décroissant vers la chambre 55. Le cône 53 est relié à la chambre 55 par un raccord mâle 54 avec filetage.

La boîte à eau 4, détaillée sur les figures 6,7,8A et 8B, comprend deux joints 33 et 34 d'étanchéité, interposés entre la bague de mouillage 12 et respectivement les conduits de transport pneumatique 2 et 5 du produit sec et du produit humidifié. Le récipient 11 comporte pour les accueillir une gorge 13 et 14 de chaque côté du logement de la bague de mouillage 12 (figure 7).

De plus, les conduits 2 et 5 sont raccordés à la boîte à eau, respectivement au moyen de boîtes filetées mates 35 et 36 périphériques, coopérant respectivement avec des boîtes filetées femelles 15 et 16 extérieures du récipient 11 (figure 6). Les conduits 2 et 5 ont respectivement des tubes en caoutchouc 31 et 32 qui dépassent des boîtes filetées mâles 35 et 36, de manière à former respectivement deux avancées 37 et 38 des tubes 31 et 32.

Ces avancées 37 et 38, ayant avantageusement une longueur de 5 mm, ont pour fonction d'exercer respectivement des compressions sur les joints 33 et 34 lors du vissage des conduits 2 et 5 à la boîte à eau 4. Ainsi, les joints 33 et 34 comprimés assurent une étanchéité quasi parfaite de la boîte à eau 4, de telle

sorte que t'eau est injectée presque exclusivement par les trous 21- 24 de la bague de mouillage 12.

La bague de mouillage 12 (figure 8A et 8B) comporte deux parties 17 et 18, toutes deux approximativement de révolution autour de l'axe de circulation 10, destinées à être disposées respectivement en vis-à-vis des conduits 2 et 5 et à border intérieurement les gorges 13 et 14. Les parties 17 et 18 ont un diamètre intérieur d commun, par exemple égal à 28 mm, et respectivement des diamètres extérieurs D1 et D2, par exemple égaux à 44 et 50,3 mm. La bague de mouillage 12 et la partie 18 de cette bague ont respectivement des largeurs eO et e2, par exemple égales à 19,5 et 14 mm.

L'embout 60 de la lance 111, référencé 60A dans une première forme de réalisation (figure 5), est par exemple constitué d'un tube métallique réduit ou d'un tube en aluminium. Dans une deuxième forme de réalisation, représentée sur la figure 9, il est constitué d'un cône 60B en caoutchouc se rétrécissant vers l'extrémité de la lance. Dans une troisième forme de réalisation (figure 10), il est constitué d'un tube métallique 60C coudé à 90°.

Dans une quatrième forme de réalisation (figure 11), il est formé d'un tube métallique 60D en Y.

Selon un second mode de réalisation de la lance 1, référencée 112 et représentée sur la figure 12, la lance 112 est pourvue d'une boîte à air 7 placée entre la chambre 55 et l'embout 60. Cette boîte 7 est reliée à la chambre 55 par un raccord mile 57 avec filetage, et à l'embout 60 (non représenté) par un cône 58 en caoutchouc rétrécissant vers l'embout 60 et relié à ce dernier par un autre raccord mile 59 avec filetage. La boîte à air 7 est alimentée en air par un conduit de transport d'air 6. Elle comprend un récipient 71 placé dans le circuit du conduit 5 de transport pneumatique du produit humidifié et une bague à air 72 placée dans le récipient 71 et en communication avec le conduit d'air 6. La bague à air 72 est pourvue de trous 75 permettant d'introduire de I'air dans le produit humidifié pour améliorer l'homogénéité du produit. Ces trous ont avantageusement un diamètre d'environ

2 mm et une orientation de 45° par rapport à I'axe de circulation 10 du produit humidifié et ils sont dans un exemple préféré au nombre de 16. Les trous 75 ont plus généralement un diamètre de préférence supérieur à 1,5 mm. La boîte à air 7 a pour fonction d'améliorer l'homogénéité du mélange humide (cohésion gros grains-partie fine mouillée) et d'éviter ainsi les coulures à l'extrémité de la lance, et peut permettre aussi de diminuer la vitesse du matériau en sortie de lance et donc la distance lance- cible.

Les propriétés de composition du produit sec utilisé et les résultats obtenus lors de la mise en oeuvre du procédé au moyen d'une lance telle que celle du premier mode de réalisation (référencée 111) vont maintenant être détaillées.

Dans une forme avantageuse de réalisation, le produit sec comprend un additif ayant le double rôle de dispersant et de raidisseur, sous forme d'un polyphosphate de type tripolyphosphate ou hexametaphosphate, de préférence tripolyphate de soude Na5P3010 sous une forme rapidement soluble (atomisé et/ou à forte teneur en forme cristallographique 1 de haute température). Le tripolyphosphate est particulièrement intéressant car il n'est pas hygroscopique.

Cet additif est présent dans le mélange sec à raison de 0,15 à 0,6 %, de préférence 0,2 à 0,3 %. Ainsi, une teneur optimale (de 0,1 %) pour une bonne dispersion des particules submicroniques est obtenue temporairement pendant la dissolution et permet le mouillage du produit sec par une faible quantité d'eau. Lorsque la teneur augmente, les particules submicroniques ne sont plus dispersées et le durcissement est accéléré. On notera que l'additif n'est pas en quantité suffisante pour être considéré comme un liant additionnel au liant du béton.

Dans d'autres formes de réalisation, les deux fonctions de dispersion et raidissement/durcissement sont séparées. Le mélange sec contient alors un dispersant et un raidisseur. Le dispersant est par exemple du tripolyphosphate de soude à la teneur de 0,1 %. Le raidisseur est de préférence de I'aluminate de

soude (A1203 53-55 %-Na20 40-42 %) finement broyé (90 % passant au tamis de 0,09 mm), présent dans le produit sec à raison de 0,05 à 0,3 %, de préférence de 0,07 à 0,15.

Dans une variante de réalisation, le raidisseur est constitué de 0,03 à 0,10 % de nitrite de soude. Toutefois, avec I'aluminate de soude comme raidisseur, le durcissement du matériau projeté est plus rapide et celui-ci a peu tendance à s'affaisser pour de fortes épaisseurs.

La composition des bétons qui peuvent être projetés par cette méthode et donner un revêtement de faible porosité ouverte (moins de 22% après traitement à 110°C et moins de 25 % après traitement à 800°C) entre dans le champ suivant (les pourcentages volumiques ont une signification explicitée plus haut) : -50 à 74 volume % de granulats (grains plus gros de 0,1 mm) réfractaires à base d'alumine, de silice, de magnésie et de leurs combinaisons ainsi que de carbone et/ou carbure de silicium, dont la dimension maximale de grain est comprise entre 3 et 10 mm. La préparation et le mélange de ces granulats sont réalisés de façon à obtenir une distribution granulométrique obéissant aux lois bien connues (lois d'Andreasen, Fuller, Dinger et Funk...) déterminant un emboîtement granulaire compact ; -20 à 34 volume % des grains fins de dimension comprise entre 1 et 100 fim ; cette fraction granulaire peut être constituée de . 50 à 100 % grains réfractaires parmi ceux mentionnées ci-dessus, O à 50 % de ciment d'aluminate de calcium ; -4 à 12 volume % de particules submicroniques telles que fumées de silice, alumine réactive, noir de fumée ; -0,15 à 0,6 poids % de dispersant-raidisseur, de préférence 0,2 à 0,3 % de tripolyphosphate de soude ; et -0,02 à 0,08 poids % de fibres organiques de polypropylène ou polyéthylène, utilisées pour permettre l'évacuation de la vapeur d'eau lors du séchage ; la teneur choisie doit permettre le bon écoulement du mélange sec dans la trémie d'alimentation.

Exemple 1 : Bétons à base de bauxite Une machine Meynadier (qui permet le transport du produit sec dans un flux d'air) avec un rotor à 12 trous de hauteur 120 mm et de diamètre 40 mm tournant à petite vitesse (vitesse 1) et un surpresseur d'eau permettant d'obtenir une pression de 8 bars a été utilisée pour projeter les bétons ayant les formules données dans le tableau I.

Tableau I-Compositions pour l'exemple 1 COMPOSITION (POIDS %) ABC Bauxite calcinée-5 mm 57,5 61 55 Cyanite-0,5 mm10 Bauxite calcinée pulvérulente-0,1 mm 6 20 18 Alumine calcinée-10 m 6,5 7 broyée2--Argilekaolinique Fumée de silice 3 4 6 Ciment d'aluminate de calcium 70 % Api203 25 8 11 Tripolyphosphate de soude 0, Fibres de potypropyiène0,04 0,04 0,04 Nitrite de soude 0, 05 0,05 Le béton A est un béton de projection disponible sur le marché, reconnu pour son faible taux de rebond.

+ Le béton B est un béton à basse teneur en ciment (8 %) ayant une composition adaptée à la projection haute densité. La même formule, mais sans raidisseur, peut être mise en place par coulage-vibration. Les résultats correspondants sont donnés dans la colonne B2 du tableau II.

Le béton C est un béton à moyenne teneur en ciment (11 %) avec plus de fumée de silice que le béton B, pour une meilleure résistance mécanique à basse température (< 800°C), ayant aussi une composition adaptée à la projection haute densité (colonne C1 du tableau II). La colonne C2 du tableau II

correspond à la version sans raidisseur mise en place par coulage-vibration (CV).

Ces bétons ont été projetés sur un panneau vertical en bois 800 x 300 x 65 mm3 dans lequel des éprouvettes de format 230 x 64 x 54 mm3 ont été découpées après 48 h de conservation en atmosphère humide à 20°C.

II convient de noter que le pourcentage de rebond qui est mesuré lors de cet essai est toujours très supérieur au pourcentage de rebond constaté sur site industriel car seulement 50 kg de béton sont projetés sur une surface initialement vierge. De plus, les propriétés après séchage à 110°C sont peu significatives car les aluminates de calcium hydratés n'ont pas été décomposés. La porosité ouverte est faible lorsque le béton contient beaucoup de ciment mais elle augmente fortement lors de la déshydratation.

Tableau II-Mise en oeuvre et résultats pour l'exemple 1 Caractéristiques de mise en oeuvre A B1 B2 C1 C2 Méthode Projection Projection CV Projection CV Lance standard modifiée-modifiée 600 mm 600 mm % eau (poids) 9,8 6,3 6,2 6,2 6,8 % eau (volume) 35 22 22 21 23 %rebond 17 24-24- Rendement volumique (T/m 2,25 2,62 2,74 2,52 2,68 Pression d'eau (bars) 8 8-8- Pression d'air à ! a machine (bars) 1.3-1,7 1,3-1,5- Débit de produit sec (T/h) 1,19- Caractéristiques des éprouvettes obtenues- ; : : ;. ° y :" ;. = ; _' ; *a res secha e a 110°C Masse voiumique apparente lcm 2,54 2,65 2,77 2,62 2,72 Porosité ouverte (%) 19 21 21 15 13 Résistance à la flexion (MPa) 12 12 16 13 14 Résistance à t'écrasement (MPa) 97 90 129 128 > 145 * après cuisson à 800°C pendant 5 h Variation permanente de dimension (%)-0,19-0,33-0,26 Masse volumi ue a arente/cm 2,35 2,63 2,72 Porosité ouverte (%) 34 24 22 Masse volumique relle (g/cm 3, 56 3, 46 3,49 < 0 Résistance å la flexion (MPa) 8 16 12 Résistance à 1'6crasement (MPa) 80 107 105 Abrasion (ASTM C 704 usure en cm 15 7 * a rs cuisson a 1200°C endant 5 h Variation permanente de dimension (%)-0,39-0,29-0,34-0,40-0,3 Masse volumique apparente (g/cm) 2,36 2,63 2,72 2,56 2,65 Porosité ouverte (%) 31 24 22 24 22 Masse volumique relle (g/cm 3,37 3,40 Résistance à la flexion (MPa) 2 10 14 10 11 Résistance à f'écrasement (MPa) 37 97 128 82 103

Les pourcentages volumiques d'eau pour C1 et C2 ont été calculés au moyen d'un traitement à 1200°C du béton durci et non à 800°C, ce qui a une faible incidence sur le résultat.

On voit sur les résultats du tableau II que le béton B peut être projeté avec beaucoup moins d'eau que le béton A et que la densité, la porosité, les résistances mécaniques et la résistance à

I'abrasion après déshydratation et cuisson sont nettement améliorées. La composition C permet d'obtenir de meilleures propriétés après séchage à 110°C.

A composition identique (hors raidisseur), les propriétés obtenues par projection et par coulage-vibration ne sont pas très différentes.

Exemple 2 : Bétons à base d'andalousite et de bauxite Les mêmes essais ont été réalisés avec les compositions indiquées dans le tableau III, pour lesquelles différents types et teneurs de raidisseurs ont été utilisés. Pour la silice volatilisée (autre dénomination de la fumée de silice),"D"et"ND"signifient respectivement"densifiée", c'est-à-dire agglomérée pour faciliter l'écoulement à sec, et"non densifiée". La fumée de silice ND est préférée. L'abréviation"r. s"signifie"rapidement soluble".

Tableau III-Compositions pour l'exemple 2 COMPOSITION (POIDS %) DE E Andalousite0,3-1,6 mm 28 25 Bauxite 1,2-5 mm2922 20 (E1c) -5mm1412(E1cChamotte1,2 Andalousite Dulverulente-0 16 mm 17 Bauxite pulvérulente-0,1 mm-22 25, 7 E1c Alumine calcinée - 10 µm 14. 5 7 Silice volatilisee 6, 5 (ND) 4 (D) Ciment d'aluminate de calcium 70 % Au203 5 6 Tripolyphosphate de soude 0, 12 0, 12 1 0 (E1c) Polynaphtalène Galoryl PA 120 0,02 Fibres de olypropylène 0,04 0, 04 Durcisseur Aluminate de soude 0,12 (D1) 0,05 (E1a) 0,1 (E1b) Nitrite de soude 0,05 (E1c) 0,1 (E1d) Tripolyphosphate de soude r. s. 0,30 (E1e) Le béton D est un béton à basse teneur en ciment ayant une composition adaptée à la projection haute densité (colonne D1 du tableau IV). II peut être mis en place par coulage sans vibration si

on supprime le raidisseur (colonne D2 du tableau IV : mise en oeuvre par coulage = C).

Le béton E est aussi un béton à basse teneur en ciment. II peut être mis en place par coulage avec une légère vibration si on supprime le raidisseur (colonne E2 du tableau IV).

Dans cet exemple également, les pourcentages volumiques d'eau ont été obtenus au moyen d'un traitement à 1200°C et non à 800°C, du béton durci, ce qui entraîne un faible écart sur les valeurs obtenues.

On voit sur les résultats exposés dans le tableau IV que le béton D peut être projeté avec moins d'eau qu'il n'est coulé. Les propriétés sont légèrement inférieures car la porosité est plus élevée du fait de I'air enfermé.

Les essais avec la formule E montrent que la meilleure projection et les meilleures propriétés sont obtenues avec 0,30 % de tripolyphosphate de soude r. s. (à 70 % de forme 1) comme additif unique dispersant/raidisseur (composition E1e) et avec 0,05 % d'aluminate de soude comme raidisseur associé à 0,12 % de tripolyphosphate de soude comme dispersant.

Tableau IV - Mise en oeuvre et résultats pour l'exemple 2 CaractXristiques de mise en oeuvre D1 D2 E1a E1b E1c E1d E1e E2 Methode Projection C Projection Projection Projection Projection Projection CV Lancemodifiée-Modifiée modifiée modifiée Modifiée Modifiée 600 mm 600 mm 600 mm 600 mm 600 mm 1500 mm % eau (poids) 5,6 5,8 6,9 6,8 7,3 8,7 6,0 6,8 % eau (volume) 18 19 22 22 24 28 19 22 % rebond 27-19 25 20 17 23 Rendement volumique (T/m) 2, 52 2,45 2,45 2,48 2,32 2,49 Pression d'eau (bars) 8-8 8 8 8 15 Pression d'air à la machine (bars) 1,4 1,4 1,4 1,4 2 Débit de produit sec (T/h) 1.33 1,32 0,87 1,14 1,67 Temps de prise 1 h 15 1 h 4 h 15 > 7 h Qualité de la projection (collage, poussière, coulures) B TB B B B TB Caractéristiques des éprouvettes obtenue * a rès schage à 110°C Masse volumi ue a arente/cm 2, 61 2,54 2,52 2,52 2,42 2,54 2,55 Porosité ouverte (%) 17 14 19 20 19 23 21 16 Résistance cl la flexion (MPa) 13 17 8 7 10 6 11 8 Résistance à l'ecrasement (MPa) 99 142 66 45 58 30 61 75 * après cuisson à 1200°C pendant 5 h Variation permanente de dimension (%)-0,08-0,10-0, 16-0, 12-0, 24-0, 12-0, 15-0,2 Masse volumique apparente (g/cm) 2,57 2,66 2,50 2,50 2,46 2,37 2,53 2,52 Porosité ouverte (%) 20 17 23 23 24 26 23 21 Masse volumique réeile (g/cm) 3,21 3,20 3,25 3,25 3,24 3,20 3,28 3,19 Résistance à la flexion (MPa) 8 9 8 7 7 5 9 8 Résistance à l'écrasement (MPa) 105 145 73 61 59 34 82 80 0 ar n15 : :.... >,, :.. ;. s cuisso 00 C endant 5 h >.,, Variation permanente de dimension (%) +0, 35-0, 2 +0, 11-0, 1 Masse volumique apparente (g/cm) 2,55 2,62 2,53 2,52 Porosité ouverte (%) 18 15 20 16 Résistance à la flexion (MPa) 11 12 _ Résistance cl l'écrasement (MPa) 106 140 80 120

Exemple 3 : Béton à base de corindon électrofondu avec carbure de silicium et graphite Les mêmes essais que dans l'exemple 2 ont été réalisés avec la composition G (tableau V) qui comporte des additifs non-oxydes et peut, sous réserve de l'ajout d'une faible teneur d'additif favorisant l'évacuation de la vapeur d'eau, être projetée sur un support chaud (jusqu'à 800°C).

La composition F est un béton de projection couramment utilisé pour l'entretien des rigoles de haut fourneau. Ses propriétés sont données pour comparaison : Tableau V-Compositions pour l'exemple 3

COMPOSITION (POIDS %) F G Bauxite-3,2 mm 43 Corindon brun-5 mm8 (-54 0,2mm) Carbure de silicium-2 mm 20 20 (environ 6 % < 0,1 mm) Graphite microcristallin-0.5mm 5 5 Noir de 0,5 Alumine calcin6e-10 um 10 13,7 Fumée de silice 3 3 Argile kaolinique broyee 2,5 Ciment d'aluminate de caicium 70 % Al2O3 8 4 Tripolyphosphate de soude-0,10 Polynaphtalène Galoryl PA 120 - 0, 03 Fibres de polvpropylene _ 0, 04 0,05 Aluminate de soude-0, 15 (G1a) Tripolyphosphate de soude suppiémentaire0, 20 (G1b) Tableau VI-Mise en oeuvre et résultats pour l'exemple 3 Caractéristiques de mise en ouvre q G1a Glb Méthode Projection Projection Projection Projection Lance standard Modifiée Modifiee 300 mm 300 mm 1500 mm % eau (poids) 6, 1 5,8 % eau (volume) 35 23 % rebond 12 15 19,2 17,6 Rendement volumique (T/mJ) 2, 33 2,74 2,66 2,75 Pression d'eau (bars) 8 8 8 8 Pression d'air à la machine (bars) 1,2 1,3 1,5/1,6 1,7/1,8 Débit de produit sec/h 0, 78 1,31 1.39 1,33 Qualitédé la proiection B B B TB Caractéristiques des éprouvettes obtenues * après séchage à 110°C Masse voiumlque apparente (g/cm3) 2, 33 2,76 2,68 2,76 Porosité ouverte (%) 27 21 22,1 19,6 Résistance à la flexion (MPa) 1, 9 6,5 4,7 6,9 Résistance à I'crasement MPa 18 24 22 34 apr6s cuisson A 800*C pendant 5 h Variation permanente de dimension (%)-0,06-0,09 Massevolumique apparente (g/cm 2, 23 2,76 Porosité ouverte (%) 32 23 Masse volumique réelle (g/cm 3,28 3,58 Résistance à la flexion (MPa) 0,7 4,9 Résistance à l'écrasement (MPa) 11 30 7 v* après cuisson à 1200°C pendant 5 h Variation permanente de dimension (%)-0,97-0,43-0,14-0,13 Masse volumique apparente (g/cm3) 2. 39 2,83 2.67 2.74 Porosité ouverte (%) 28 20 24,1 22,1 Résistance à la flexion (MPa) 5,7 Résistance à l'écrasement (MPa) 22 46 26 ! 42

On voit sur les résultats exposés dans le tableau VI l'amélioration apportée par I'aliongement de la chambre de mouillage de 300 à 1500 mm : avec une chambre de mouillage de 300 mm, il faut introduire un peu plus d'eau et de la poussière (particules fines non mouillées) et des"coulures"en extrémité de lance peuvent être observées.

Exemple 4 : Béton à base d'alumine tabulaire et spinelle à particules ultrafines d'alumine Les mêmes essais de projection haute densité que pour les exemples précédents ont été réalisés avec la composition I (tableau VII), où les particules ultrafines ne sont pas de la fumée de silice mais de I'alumine réactive.

La composition H (tableau VII) est un béton autocoulable de même type utilisé en paroi de poche acier dont les propriétés après mise en oeuvre par coulage sont données pour comparaison.

Tableau VII-Compositions pour l'exemple 4 COMPOSITION (POIDS %) H I Alumine tabulaire-7 mm 55,5 -3 mu-57,5 Spinelle frittée-1 mm 23 23 (environ 13% <-0,1 mm) -10µm1114Aluminecalcinée Alumine réactive 4 4 Fumée de silice 0, 5- Ciment d'aluminate de calcium 70 % Ait03 6 5 Polycarboxylate Antiprex A100 0,05 0,2 Acide0,03 Fibres de potypropytène0,08 Nitrite de soude Gelatine 0,3 Hydromethylcellulose 0, 01

Tableau VIII-Mise en oeuvre et résultats Caractéristiques de mise en ouvre H t Méthode Coulage Projection Lance-Modifiée 1500 mm % eau (poids) 6, 5 5,2 % rebond-24 Rendement volumique (T/ma) 2,93 2,74 Pression d'eau (bars) 15 Pression d'air à la machine bars- Débit de produit sec (T/h) 2,96 Caractéristiques des éprouvettes obtenues "a res sCCha e 110°C Masse volumiaue apparente (q/cma) 2. 97 2,77 Porosité ouverte % 17 22 Résistance à la flexion MPa 7, 5 8 Résistance à récrasement (MPa) 62 33 'après cuisson à 1200°C pendant 5 heures Variation permanente de dimension (%)-0,10-0,03 Masse volumique apparente (g/cm 2,92 2,71 Résistance à la flexion (MPa) 9 10 Résistance à l'écrasement (MPa) 60 37 Porosité ouverte (%) 20 25

Exemple 5 : Bétons à base de magnésie Tableau IX-Compositions pour l'exemple 5 COMPOSITION (POIDS %) J K L Magnésie synthétique"frittée a mort"-5 mm 70 Magnésie naturelle " frittée à mort " -3, 4 mm 72, 5 Magnéswnthétique pulvérulente-0,1 mm 25, 9 21,3 pulvérulente-0,1mmMagnésienaturelle 23 Graphite microcristallin-0,5 mm 2,0 Fumée de silice 4,5 4,5 Bentonite 1,5 Sulfated'alumine 2,2 Chauxhydratée 0,8 Tripolyphosphate de soude 0,14 0,14 Fibres de olypropylène 0, 04 0,04 Aluminate de soude 0,05 K1 0,05

Les compositions de bétons J, K et L sont données dans le tableau IX.

J est un béton de projection disponible sur le marché, utilisé pour réparer, par projection voie sèche traditionnelle, les parois de four électrique à arc en aciérie.

K est un béton de haute densité avec un système de liaison (magnésie pulvérulente + fumée de silice + dispersant polyphosphate de soude) efficace que si ! a quantité d'eau ajoutée est faible.

Ce béton peut être mis en place par coulage-vibration en l'absence d'aluminate de soude (colonne K2 du tableau X). A I'aide de la lance amélioree et des additifs raidisseurs décrits précédemment, on parvient à projeter ce béton avec la faible quantité d'eau exigée (colonne K1 du tableau X).

Du carbone peut être introduit dans la composition K pour être utilisé pour la réparation des briques de magnésie-carbone en cordon laitier de poche à acier. La composition L est un exemple où les gros grains sont constitués de magnésie vierge. Des grains obtenus à partir de casse de briques de magnésie-carbone peuvent aussi être utilisés.

Tableau X-Mise en oeuvre et résultats pour t'exempte 5 Caractéristiques de mise en oeuvre J K1 K2 L Méthode Projectio Projectio Coulage Vibrat. Projection n n Lancestandardmodifiée ; modifiée % eau (poids) 11,5 5,0 3, 2 4, 9 % rebond 17 8 ? 29, 5 29.5 Rendement volumique (T/m) 2,63 Caractéristiques des éprouvettes obtenues apr6s s6chage t 150*C Masse volumique apparente (g/cmJ) 2, 32 2, 84 2, 98 2, 67 Masse voiumigue apparente (g/cm) 2.322,842.982,67 Porosité ouverte (%) 30,1 19 11 17,5 Résistance à la flexion (MPa) 0,2 8, 5 Résistance à l'écrasement (MPa) 2,1 98 > 145 57 * après cuisson à 1600°C pendant 5 h Variation permanente de dimension-0,50-0,71-0,62 Masse voiumique apparente (g/cm) 2, 87 3, 00 2,70 Porosité ouverte (%) 17 11 21,5 Résistance à la flexion (MPa) 4,2 16 Résistance à 1'6crasement (MPa) 28 72 37

On observe sur les résultats donnés dans le tableau X que la quantité d'eau d'environ 5 % nécessaire pour la projection des compositions K1 et L est beaucoup plus faible que les 10 à 12 % nécessaires pour la projection courante des bétons basiques ordinaires de type J (bien que supérieure à celle nécessaire pour la mise en forme par coulage-vibration du béton de haute densité K2).

Qui plus est, la projection par voie sèche (K1 et L) offre par rapport au coulage-vibration (K2) les avantages mentionnés plus haut, liés à I'absence de coffrage. En particulier, dans le cas d'un cordon laitier de poche à acier ayant un garnissage initial constitué de briques de magnésie-carbone, le rechapage au moyen d'une projection par voie seche peut être effectué à chaud, avec un béton peu poreux de même nature que le garnissage initial.

Un avantage supplémentaire de la projection à chaud des bétons ci-dessus est de ne pas nécessiter les mêmes précautions lors du séchage du béton après installation et avant utilisation. Ce séchage est nécessaire pour éliminer toute !'eau qui pourrait se dégager au contact du métal en fusion.

II est critique pour les produits contenant de la magnésie car celle-ci est susceptible de s'hydrater en gonflant, ce qui conduit à une fissuration du garnissage. Si le garnissage résiduel sur lequel on projette est encore chaud, l'eau s'évapore rapidement et facilement sans risque d'hydrater les grains de magnésie.

Les propriétés mécaniques après durcissement et séchage à 150°C de K1 et L sont très supérieures à celles de J et restent bonnes pour le béton avec carbone L. De plus, la porosité ouverte est dans les deux cas beaucoup plus faible que celle de J, ce qui est un grand avantage dans les conditions sévères de corrosion par les laitiers ferroso-calciques en cordon laitier de poche à acier.