HYDRAULIQUE POUR UNE RESISTANCE A LA CARBONATATION

AMELIOREE

La présente invention se rapporte au domaine des matériaux de construction, et plus particulièrement à l'utilisation d'un additif dans une composition hydraulique pour en améliorer la résistance à la carbonatation et ainsi améliorer la durabilité de l'ouvrage résultant du durcissement de la composition hydraulique.

La durabilité des ouvrages en béton ou en mortier obtenus par durcissement d'une composition hydraulique est une préoccupation majeure. En effet, un ouvrage doit résister au cours du temps aux diverses agressions ou sollicitations (physiques, mécaniques, chimiques, ...), c'est-à-dire aux charges auxquelles il est soumis, ainsi qu'au vent, à la pluie, au froid, à la chaleur ou au milieu ambiant. Or l'exposition à l'atmosphère ambiante peut provoquer la carbonatation du matériau issu du durcissement d'une composition hydraulique. En effet, la quantité d'eau introduite dans la composition hydraulique à l'état frais est souvent supérieure à la quantité stœchiométrique, ce qui amène à un milieu poreux dont les pores sont d'abord remplis d'eau. Lorsque le matériau cimentaire sèche, il se désature en eau et les pores se remplissent partiellement d'air. Le CO ₂ atmosphérique diffuse ainsi dans la composition hydraulique hydratée par sa porosité et vient réagir avec les hydrates du ciment, en particulier avec la portlandite, pour former du carbonate de calcium. Il en résulte une baisse du pH, qui passe généralement d'une valeur de 13 dans la zone non carbonatée à une valeur généralement inférieure à 9 dans la zone carbonatée. Le pH de la zone dégradée de la composition hydraulique durcie baisse et initie la corrosion des aciers en milieu humide et en présence d'oxygène.

En cas de corrosion, la rouille se développe autour des barres d'acier et fait éclater la composition d'enrobage, ce qui pose problème. Le béton issu de la composition hydraulique s'en trouve endommagée et la corrosion est d'autant plus accélérée que les armatures métalliques sont mises à nues.

La carbonatation est notamment un problème majeur pour les compositions hydrauliques à faible taux de clinker. En effet, lors du durcissement, ces compositions hydrauliques sont très sensibles à la carbonatation du fait de leur faible taux de Portlandite (phase créée lors de l'hydratation d'un clinker, notamment Portland), cette phase jouant un rôle tampon dans la progression de la carbonatation. Afin de répondre aux exigences des utilisateurs, il est devenu nécessaire de trouver un moyen pour réduire ou prévenir la carbonatation, et ainsi la corrosion d'éléments métalliques quand ils sont présents, dans les compositions hydrauliques à l'état durci, en particulier les compositions hydrauliques ayant un faible taux de clinker et comprenant des additions minérales.

Aussi le problème que se propose de résoudre l'invention est de fournir un moyen pour réduire ou prévenir la carbonatation, et ainsi la corrosion d'éléments métalliques quand ils sont présents, dans les compositions hydrauliques à l'état durci, en particulier les compositions hydrauliques ayant un faible taux de clinker et comprenant des additions minérales. Il est à noter que la présente invention cherche à réduire ou prévenir la carbonatation à un degré d'avancement de l'hydratation donné, qui est caractérisé par une même résistance mécanique en compression (iso-résistance). Sans être lié par la théorie, il semblerait en effet que la carbonatation soit fortement liée à l'avancement de l'hydratation. Plus précisément, la présente invention se rapporte à l'utilisation d'au moins un polyacrylamide réticulé, sous la forme d'une poudre de particules ayant une taille moyenne comprise de 300 μηι à 2 000 μηι, ledit polyacrylamide réticulé ayant un taux d'azote supérieur ou égal à 4 % en masse par rapport à la masse dudit polyacrylamide, en association avec au moins un liant hydraulique dans une composition hydraulique, pour réduire et/ou prévenir la carbonatation au sein de ladite composition hydraulique, ledit ou lesdits polyacrylamide(s) réticulé(s) étant présent(s) dans ladite composition hydraulique selon un rapport pondéral polyacrylamide(s) réticulé(s)/liant compris de 0,01 % à 5,0 %.

En particulier, la présente invention se rapporte à l'utilisation d'au moins un polyacrylamide réticulé, sous la forme d'une poudre de particules ayant une taille moyenne comprise de 300 μηι à 2 000 μηι, ledit polyacrylamide réticulé ayant un taux d'azote supérieur ou égal à 4 % en masse par rapport à la masse dudit polyacrylamide, en association avec au moins un liant hydraulique dans une composition hydraulique à l'état frais, ledit ou lesdits polyacrylamide(s) réticulé(s) étant présent(s) dans ladite composition hydraulique selon un rapport pondéral polyacrylamide(s) réticulé(s)/liant compris de 0,01 % à 5,0 %, pour réduire et/ou prévenir la carbonatation au sein de ladite composition hydraulique à l'état durci. De manière inattendue, les inventeurs ont mis en évidence que l'utilisation d'un (ou plusieurs) polyacrylamide réticulé ajouté directement dans la masse d'une composition hydraulique permet de réduire et/ou prévenir la carbonatation de la composition à l'état durci, et ainsi d'améliorer la durabilité de la composition hydraulique et de diminuer la corrosion des armatures métalliques.

La présente invention permet d'accéder à une composition hydraulique à durabilité améliorée qui a une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- la composition hydraulique présente une résistance améliorée à la carbonatation ;

- les armatures métalliques présentes dans la composition hydraulique ne sont pas ou peu corrodées ;

- la corrosion des armatures métalliques peut être retardée lorsque celle-ci se produit ;

- l'enrobage (tel que défini dans la norme NF EN 1992-1-1 d'octobre 2005, paragraphe 4.4.1.1) des armatures devient moins critique et le positionnement des armatures dans l'épaisseur de la composition hydraulique est facilité ;

- la composition hydraulique peut comprendre un taux réduit de clinker, sans que cela ne favorise la corrosion des armatures métalliques ;

- la composition hydraulique permet de former une barrière à d'autres gaz que le CO ₂ (par exemple radon, chlore, et oxygène), ainsi qu'une barrière aux liquides.

La présente invention trouve particulièrement à s'appliquer pour les bétons armés, en particulier les bétons armés à base de composition hydraulique ayant un faible taux de clinker.

Conventionnellement, on entend par « liant hydraulique » un matériau sec qui prend et durcit par hydratation. La prise est le passage de l'état liquide ou pâteux à l'état solide. La prise est suivie ou accompagnée d'un phénomène de durcissement pendant lequel le matériau acquiert des propriétés mécaniques. Le durcissement a généralement lieu après la fin de la prise, particulièrement pour les ciments.

Un liant hydraulique comprend généralement un clinker, du sulfate de calcium, et une ou plusieurs addition(s) minérale(s), notamment tels que détaillés ci-après.

Une composition hydraulique selon l'invention comprend de préférence en outre de l'eau.

Conventionnellement, on entend par « composition hydraulique » une composition comprenant un liant hydraulique, de l'eau, éventuellement à l'état durci des éléments métalliques, éventuellement des granulats et éventuellement des adjuvants. De préférence, la composition hydraulique de l'invention est un béton, plus particulièrement un béton armé.

La quantité d'eau est telle que le rapport massique eau/liant est de préférence de 0,4 à 1,2 et préférentiellement de 0,4 à 0,7.

Une composition hydraulique selon l'invention inclut à la fois les compositions à l'état frais, par exemple un coulis de ciment, et à l'état durci, par exemple un mortier ou un béton. L'homme du métier comprend que la composition hydraulique à l'état frais comprend de l'eau servant à l'hydratation du liant, tandis que la composition hydraulique à l'état durci est obtenue après hydratation pour donner du béton ou du mortier.

Polyacrylamides réticulés

La composition hydraulique selon l'invention comprend au moins un polyacrylamide réticulé.

Plus précisément, il s'agit d'un polyacrylamide réticulé non hydrosoluble dit superabsorbant.

Cette propriété « superabsorbant » qualifie l'aptitude des polyacrylamides à absorber de l'eau. Ces polymères superabsorbants ont déjà été mis en œuvre dans de nombreux domaines d'application pour profiter de ces capacités de gonflement.

Les polyacrylamides réticulés selon l'invention sont capables de gonfler dans une composition hydraulique en absorbant de l'eau.

Comme il ressort clairement des exemples décrits ci-après, la présence d'un ou plusieurs polyacrylamide(s) réticulé(s) dans une composition hydraulique s'avère tout particulièrement bénéfique pour diminuer la vitesse de carbonatation de ladite composition.

Ainsi, la composition hydraulique de l'invention, qui incorpore au moins un polyacrylamide réticulé, présente une résistance à la carbonatation supérieure à une composition hydraulique de référence dépourvue de polyacrylamide réticulé, ce qui permet d'améliorer la durabilité de ladite composition hydraulique et de diminuer la corrosion d'éventuelles armatures métalliques. Dans le cadre de la présente invention, on entend couvrir par le terme

« polyacrylamide » un polymère formé uniquement de motifs monomériques acrylamide (H ₂ C=CH-C(0)-NH ₂ ), dit encore homopolymère, et également un polymère comprenant une ou plusieurs autres entités monomériques différentes des unités monomères acrylamide, dit encore copolymère. Selon un mode de réalisation, un polyacrylamide convenant à l'invention peut comprendre des motifs amide et motifs anioniques, cationiques ou non ioniques, différents des motifs amide.

Ce type de polyacrylamide peut être obtenu par polymérisation d'un mélange de monomères comprenant des unités monomères acrylamide et des comonomères anioniques, cationiques ou non ioniques, différents des monomères acrylamide.

Les unités monomères non ioniques peuvent être par exemple choisies parmi l'acétate de vinyle et l'alcool vinylique.

Les unités monomères anioniques peuvent être par exemple choisies dans le groupe constitué par les sels alcalins ou d'ammonium d'acide méthacrylique, d'acide 2-acrylamido- 2-méthylpropanesulfonique, ou d'acide maléique.

Les unités monomères cationiques peuvent être par exemple choisies dans le groupe constitué par le chlorure de (méth)acrylamidoéthyltriméthylammonium et le chlorure de (méth)acrylamido propyltriméthylammonium.

Selon une variante, un polyacrylamide convenant à l'invention peut comprendre des motifs amide et des motifs acide carboxylique et/ou carboxylate. Par « carboxylate », on entend notamment carboxylate de métal alcalin, particulièrement de sodium ou de potassium, ou carboxylate d'ammonium.

Ces motifs acide carboxylique ou carboxylate peuvent être générés à partir des unités monomériques acrylamide par hydrolyse. Les polyacrylamides sont dans ce cas obtenus par polymérisation de monomères acrylamide puis par hydrolyse.

Ces motifs acide carboxylique ou carboxylate peuvent aussi provenir d'unités monomériques acide acrylique ou acrylate. Les polyacrylamides sont dans ce cas obtenus par copolymérisation de monomères acrylamide et de monomères acide acrylique et/ou acrylate.

De préférence, un polyacrylamide comprend des motifs amide et des motifs acide carboxylique et/ou carboxylate selon un rapport molaire amide/(acrylique et/ou acrylate) compris de 0,20 à 9,0.

Dans le cadre de la présente invention, on entend par « polyacrylamide réticulé », un homopolymère ou copolymère d'acrylamide tel que décrit ci-dessus, obtenu par polymérisation d'un mélange comprenant au moins un monomère acrylamide et au moins un agent réticulant. La présence d'un agent reticulant dans le mélange permet de relier les chaînes polyacrylamide les unes aux autres et de créer un réseau tridimensionnel de chaînes polyacrylamide. Un polyacrylamide réticulé consiste ainsi essentiellement en des segments linéaires, réticulés entre eux, dont certains atomes de carbone sont porteurs d'un groupement amide (éventuellement hydrolysé), contribuant au caractère hydrophile du polyacrylamide réticulé.

Le taux de réticulation d'un polyacrylamide réticulé augmente avec la proportion d'agent réticulant dans le mélange de monomères. Les polyacrylamides réticulés conformes à l'invention sont de préférence obtenus à partir de mélanges de monomères comprenant de 0,1 % à 20 %, préférentiellement de 1 % à 10 %, avantageusement de 2 % à 5 % d'agent(s) réticulant(s) en poids par rapport au poids total du mélange de monomères.

Au contraire des polyacrylamides linéaires (non réticulés), les polyacrylamides réticulés sont des gels hydrophiles mais non hydrosolubles, et ce caractère hydrophile se traduit par des propriétés superabsorbantes avantageusement mises en œuvre dans le cadre de la présente invention.

Plus particulièrement, à titre de polyacrylamide réticulé adapté à la mise en œuvre de l'invention, on peut citer les copolymères acrylamide/acrylate de métal alcalin, comme par exemple les copolymères acrylamide/acrylate de sodium ou de potassium, notamment le polyacrylamide Aquasorb 3005 Max de la société SNF.

Le taux d'azote d'un polyacrylamide peut être variable et est généralement supérieur ou égal à 4 % en masse par rapport à la masse dudit polyacrylamide.

Le dosage en azote d'un polyacrylamide peut être mesuré par un NOT-Mètre avec une chambre de combustion du solide. Le polyacrylamide est d'abord oxydé pour former des oxydes d'azote. Ces oxydes sont ensuite réduits en NO. Ce NO est envoyé dans une chambre de réaction contenant de l'ozone O3 en excès ; il y a alors émission de lumière proportionnelle à la concentration en monoxyde d'azote. La lumière émise est mesurée par un photomultiplicateur puis un signal, observable sous forme d'un pic, est obtenu.

Le ou les polyacrylamide(s) réticulé(s) apte(s) à la mise en œuvre de l'invention présentent un taux d'azote supérieur ou égal à 4 % en masse par rapport à la masse dudit polyacrylamide.

De préférence, le taux d'azote est compris de 4 % à 18 %, avantageusement compris de 9 % à 15 %, en masse par rapport à la masse dudit polyacrylamide. Le ou les polyacrylamide(s) réticulé(s) de l'invention se présente(nt) sous la forme d'une poudre de particules de polymère, ayant une taille moyenne comprise de 300 μηι à 2 000 μηι, préférentiellement de 300 μηι à 1 000 μηι, et avantageusement de 350 μηι à 600 μηι.

La taille des particules de polyacrylamides réticulés est généralement mesurée par tamisage ou par granulométrie laser. On parle alors de taille de particules maximale.

La production industrielle des particules de polyacrylamide réticulé comprend généralement les étapes suivantes :

· une étape de copolymérisation d'au moins deux monomères (généralement acide acrylique et acrylamide) en présence d'un agent réticulant.

• une étape de séchage par atomisation pour la polymérisation en émulsion inverse, ou

• une étape de séchage, broyage et tamisage, pour la polymérisation en masse.

La copolymérisation est réalisée en masse ou en émulsion inverse. L'agent réticulant peut être le glyoxal, le 1,1,2,2-éthanetétrol, le Ν,Ν'-méthylène bisacrylamide, le diacrylamide de pipérazine, le Ν,Ν'-bisacrylylcystamine, ou le Ν,Ν'-diallyltartradiamide. Le poids moléculaire moyen en poids (Mw) des polymères obtenus est très élevé (> 10 000 000 g/mol). Les polyacrylamides réticulés conformes à l'invention sont de préférence obtenus par polymérisation en masse selon la méthode décrite ci-dessus.

Le ou les polyacrylamide(s) réticulé(s) est (sont) présent(s) dans la composition hydraulique selon un rapport massique compris de 0,01 % à 5,0 % par rapport à la masse du liant.

De préférence, le rapport massique de polyacrylamide(s) réticulé(s) par rapport au liant est compris de 0,05 % à 2,0 %, de 0,05 % à 1,0 %, ou encore de 0,05 % à 0,75 %.

Préférentiellement, le rapport massique de polyacrylamide(s) réticulé(s) par rapport au liant est compris de 0,1 % à 0,50 %, ou encore de 0,1 % à 0,35 %.

La composition de l'invention peut comprendre un mélange de plusieurs polyacrylamide(s) réticulé(s), présentant des taux d'azote différents ou des tailles de particules différentes. Clinker

Le clinker utilisé selon la présente invention peut être un clinker Portland, un clinker sulfo-alumineux, un clinker alumineux, un clinker bélitique, un clinker sulfo-bélitique et leurs mélanges, de préférence un clinker Portland.

Un clinker Portland est obtenu par clinkérisation à haute température d'un mélange comprenant notamment du calcaire et de l'argile. Par exemple, un clinker Portland est un clinker tel que défini dans la norme NF EN 197- 1 de février 2001.

La proportion massique en clinker dans le liant hydraulique peut-être comprise de 0 % à 100 % par rapport à la masse du liant, de préférence de 5 % à 95 %, plus préférentiellement de 30 % à 85 %.

Comme évoqué précédemment, l'invention est particulièrement intéressante pour des compositions hydrauliques possédant un faible taux en clinker.

Au sens de l'invention, un faible taux de clinker signifie une teneur massique en clinker dans le liant hydraulique inférieure à 85 %.

Ainsi, la quantité réduite en clinker est usuellement compensée dans le liant hydraulique par des additions minérales, comme par exemple un filler calcaire décrit ci-après.

Addition minérale

Les additions minérales sont généralement des matériaux utilisables en substitution partielle ou totale du clinker.

Les additions minérales convenant au liant hydraulique selon l'invention peuvent être choisies parmi les laitiers (par exemple tels que définis dans la norme NF EN 197- 1 de février 2001, paragraphe 5.2.2), les pouzzolanes naturelles ou artificielles (par exemple telles que définies dans la norme NF EN 197-1 de février 2001, paragraphe 5.2.3), les cendres volantes (par exemple telles que définies dans la norme NF EN 197-1 de février 2001, paragraphe 5.2.4), les schistes calcinés (par exemple tels que définis dans la norme NF EN 197-1 de février 2001, paragraphe 5.2.5), les additions minérales à base de carbonate de calcium, par exemple le calcaire (par exemple tel que défini dans la norme NF EN 197-1 de février 2001, paragraphe 5.2.6), les fumées de silice (par exemple telles que définies dans la norme NF EN 197-1 de février 2001, paragraphe 5.2.7), les métakaolins, les cendres de biomasses (par exemple les cendres de cosses de riz) et leurs mélanges.

Les additions minérales utilisées selon l'invention peuvent être également les cendres issues de la combustion de végétaux, comme par exemple les cendres issues de la combustion des balles de riz. Les additions minérales utilisées selon l'invention peuvent être également des zéolithes.

Une cendre volante est généralement une particule pulvérulente comprise dans les fumées des centrales thermiques alimentées au charbon. Elle est généralement récupérée par précipitation électrostatique ou mécanique.

La composition chimique d'une cendre volante dépend principalement de la composition chimique du charbon brûlé et du procédé utilisé dans la centrale thermique dont elle est issue. Il en est de même pour sa composition minéralogique. Les cendres volantes utilisées selon l'invention peuvent être de nature siliceuse ou calcique.

De préférence, la cendre volante utilisée selon la présente invention est choisie parmi celles telles que décrites dans la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001.

Les laitiers sont généralement obtenus par refroidissement rapide du laitier fondu provenant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau.

Les laitiers utilisés selon la présente invention peuvent être choisi parmi les laitiers granulés de haut fourneau selon la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.2.

Les fumées de silice utilisées selon la présente invention peuvent être un matériau obtenu par réduction de quartz de grande pureté par du charbon dans des fours à arcs électriques utilisés pour la production de silicium et d'alliages de ferrosilicium. Les fumées de silice sont généralement formées de particules sphériques comprenant au moins 85 % en masse de silice amorphe.

De préférence, les fumées de silice utilisées selon la présente invention sont choisies parmi les fumées de silice selon la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.7.

Les matériaux pouzzolaniques utilisés selon la présente invention peuvent être des substances naturelles siliceuses ou silico-alumineuses, ou une combinaison de celles-ci. Parmi les matériaux pouzzolaniques, on peut citer les pouzzolanes naturelles, qui sont en général des matériaux d'origine volcanique ou des roches sédimentaires, et les pouzzolanes naturelles calcinées, qui sont des matériaux d'origine volcanique, des argiles, des schistes ou des roches sédimentaires, activés thermiquement. Les matériaux pouzzolaniques utilisés selon l'invention peuvent être choisis parmi les ponces, les tuffs, les scories ou leurs mélanges.

De préférence, les matériaux pouzzolaniques utilisés selon la présente invention sont choisis parmi les matériaux pouzzolaniques selon la norme Européenne NF EN 197-1 de février 2001 paragraphe 5.2.3. De préférence, les additions minérales utilisées selon l'invention sont des matériaux contenant du carbonate de calcium, par exemple du calcaire (aussi appelé filler calcaire).

Les argiles calcinées utilisées selon la présente invention peuvent résulter de la calcination d'une argile, la kaolinite, associée à différents minéraux (phyllosilicates, quartz, oxydes de fer) en proportions variables suivant les gisements. Ils peuvent être obtenus soit par calcination broyage soit par broyage calcination dans des unités de production à fours rotatifs, à plateaux ou par calcination dite « flash », par exemple. Ils sont essentiellement composés de particules de silicate d'alumine amorphe.

De préférence, les argiles calcinées utilisés selon la présente invention peuvent être choisis parmi les métakaolins selon l'avant-projet de norme PR NF P 18-513 de décembre 2011.

Selon une variante, le liant hydraulique de l'invention peut en outre comprendre du sulfate de calcium.

Le sulfate de calcium utilisé inclut le gypse (sulfate de calcium dihydraté,

CaS0 ₄ .2H ₂ 0), le semi-hydrate (CaS0 ₄ .1/2H ₂ 0), l'anhydrite (sulfate de calcium anhydre, CaS0 ₄ ) ou un de leurs mélanges. Le gypse et l'anhydrite existent à l'état naturel. Il est également possible d'utiliser un sulfate de calcium qui est un sous-produit de certains procédés industriels.

En général, le liant hydraulique de l'invention comprend de 3 % à 28 % de sulfate de calcium en masse par rapport à la masse de clinker.

Une teneur élevée en sulfate de calcium est généralement adoptée pour les ciments alumineux et sulfoalumineux. La nature chimique (gypse, semi-hydrate ou anhydrite) et le dosage en sulfate de calcium sont avantageusement ajustés en fonction du ciment pour éviter le gonflement des hydrates.

Dans le cas où le clinker est un clinker Portland, le liant hydraulique de l'invention comprend de 1 % à 8 %, de préférence de 2 % à 5 % de sulfate de calcium en masse par rapport à la masse de clinker.

Un liant selon l'invention est généralement obtenu par co-broyage d'un clinker et de sulfate de calcium. Eléments métalliques

Une composition hydraulique à l'état durci selon l'invention peut comprendre des éléments métalliques, comme par exemple des armatures, notamment des armatures pour béton armé selon la norme européenne NF EN 1992-1-1 d'octobre 2005.

Les armatures peuvent se présenter sous forme de barres, de treillis soudés ou assemblage de barres, de ferraillages. Les jonctions des barres peuvent être assurées par recouvrement, par dispositif de raboutage, par soudure, par ligature, par sertissage ou tout autre moyen.

Selon une variante de l'invention, les éléments métalliques sont des fibres d'acier tréfilé remplaçant complètement ou partiellement des armatures métalliques ordinaires dans certaines applications (dallages, béton projeté ou béton de réparation).

Granulats

Une composition hydraulique selon l'invention peut comprendre des granulats.

Les granulats éventuellement utilisés dans la composition selon l'invention incluent du sable (dont les particules ont généralement une taille maximale (Dmax) inférieure ou égale à 4 mm), et éventuellement des gravillons (dont les particules ont généralement une taille minimale (Dmin) supérieure à 4 mm et de préférence une Dmax inférieure ou égale à 20 mm). Les granulats utilisés dans la composition selon l'invention sont généralement conformes à la norme européenne NF EN 12620 d'août 2003, et sont d'origine naturelle ou artificielle. Les granulats peuvent être également du bois.

Adjuvants

Une composition hydraulique selon l'invention peut comprendre des adjuvants conventionnels sous réserve de leur compatibilité avec la ou les polyacrylamide(s) réticulé(s) requis selon l'invention.

Les adjuvants utilisables dans la composition hydraulique selon l'invention peuvent par exemple être un de ceux décrits dans les normes européennes NF EN 934-2 de septembre 2002, NF EN 934-3 de novembre 2009 ou NF EN 934-4 d'août 2009. Avantageusement, la composition hydraulique selon l'invention comprend au moins un adjuvant pour composition hydraulique : un accélérateur, un agent entraîneur d'air, un agent viscosant, un retardateur, un inertant des argiles, un agent antimousse, un plastifiant et/ou un superplastifiant.

De préférence, la composition hydraulique selon l'invention comprend au moins un agent antimousse évitant l'entraînement d'air dans la composition. Les inertants des argiles sont des composés qui permettent de réduire ou de prévenir les effets néfastes des argiles sur les propriétés des liants hydrauliques. Les inertants des argiles incluent ceux décrits dans WO 2006/032785 et WO 2006/032786.

Le terme "superplastifiant" tel qu'utilisé dans la présente description et les revendications qui l'accompagnent est à comprendre comme incluant à la fois les réducteurs d'eau et les superplastifiants tels que décrits dans le livre intitulé « Concrète Admixtures Handbook, Properties Science and Technology », V.S. Ramachandran, Noyés Publications, 1984.

Un réducteur d'eau est défini comme un adjuvant qui réduit de typiquement 10 % à 15 % la quantité d'eau de gâchage d'un béton pour une ouvrabilité donnée. Les réducteurs d'eau incluent, par exemple les lignosulfonates, les acides hydroxycarboxyliques, les glucides et d'autres composés organiques spécialisés, par exemple le glycérol, l'alcool polyvinylique, l'alumino-méthyl-siliconate de sodium, l'acide sulfanilique et la caséine.

Les superplastifiants appartiennent à une nouvelle classe de réducteurs d'eau, chimiquement différents des réducteurs d'eau normaux et capables de réduire les quantités d'eau d'environ 30 %. Les superplastifiants ont été globalement classés en quatre groupes : les condensais sulfonés de naphtalène formaldéhyde (SNF) (généralement un sel de sodium) ; les condensais sulfonés de mélamine formaldéhyde (SMF) ; les lignosulfonates modifiés (MLS) ; et les autres. Des superplastifiants plus récents incluent des composés polycarboxyliques comme les polycarboxylates, par exemple les polyacrylates. Un superplastifiant est de préférence un superplastifiant nouvelle génération, par exemple un copolymère contenant un polyéthylène glycol comme chaîne greffée et des fonctions carboxyliques dans la chaîne principale comme un éther polycarboxylique. Les polycarboxylates-polysulfonates de sodium et les polyacrylates de sodium peuvent aussi être utilisés. Les dérivés d'acide phosphonique, les polycarboxylate-polysulfonates de sodium et les polyacrylates de sodium peuvent aussi être utilisés. La quantité nécessaire de superplastifiant dépend généralement de la réactivité du ciment. Plus la réactivité est faible, plus la quantité nécessaire de superplastifiant est faible. Pour réduire la quantité totale de sels alcalins, le superplastifiant peut être utilisé sous forme de sel de calcium plutôt que sous forme de sel de sodium.

D'autres additifs peuvent être incorporés dans la composition selon l'invention, par exemple, un agent antimousse (par exemple polydiméthylsiloxane ; le triisobutylphosphonate). Les agents antimousses comprennent également les silicones sous forme de solution, de. solide ou de préférence sous forme de résine, d'huile ou d'émulsion, de préférence dans l'eau. Plus particulièrement adaptés sont les silicones comprenant des groupements (RSiOo,5) et (R ₂ SiO).

Dans ces formules, les radicaux R, qui peuvent être identiques ou différents, sont de préférence un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle de 1 à 8 atomes de carbone, le groupe méthyle étant préféré. Le nombre de motifs est de préférence de 30 à 120.

La quantité d'un tel agent dans le ciment final est généralement d'au plus 5 parties en poids par rapport au ciment.

Selon un mode de réalisation préféré, une composition hydraulique selon l'invention comprend :

un liant hydraulique comprenant un clinker Portland, du sulfate de calcium, éventuellement un filler calcaire ou une autre addition minérale, la proportion massique en clinker dans le liant étant comprise de 30 % à 85 %, au moins un polyacrylamide réticulé sous la forme d'une poudre de particules ayant une taille moyenne comprise de 300 μηι à 2 000 μηι, ledit polyacrylamide réticulé ayant un taux d'azote supérieur ou égal à 4 % en masse par rapport à la masse du polyacrylamide, selon un rapport pondéral polyacrylamide(s) réticulé(s)/liant compris de 0,01 % à 5,0 %,

de l'eau, selon une proportion telle que le rapport massique eau/liant est compris de 0,4 à 1,2, de préférence de 0,3 à 0,7,

éventuellement un granulat tel qu'un sable,

éventuellement un agent superplastifiant, et

éventuellement un agent antimousse. Une composition hydraulique selon l'invention peut être préparée en mettant en contact au moins un liant hydraulique, au moins un polyacrylamide réticulé sous la forme d'une poudre de particules ayant une taille moyenne comprise de 300 μηι à 2 000 μηι, ledit polyacrylamide réticulé ayant un taux d'azote supérieur ou égal à 4 % en masse par rapport à la masse du polyacrylamide, selon un rapport pondéral polyacrylamide(s) réticulé(s)/liant compris de 0,01 % à 5,0 %, et de l'eau.

Selon un mode de réalisation préféré, le ou les polyacrylamide(s) réticulé(s) est (sont) mis en œuvre sous la forme d'une poudre. De préférence, le liant hydraulique et le ou les polyacrylamide(s) réticulé(s) sont préalablement mis en contact sous forme sèche, avantageusement sous forme de poudre, avant que le mélange obtenu ne soit mis en contact d'eau. La composition hydraulique selon l'invention peut être utilisée directement sur chantier à l'état frais et coulée dans un coffrage adapté à l'application visée, ou utilisée en usine de préfabrication.

Le gâchage de la composition hydraulique peut être effectué selon des méthodes connues de l'homme du métier.

Une composition hydraulique selon la présente invention peut être mise en forme pour produire, après hydratation et durcissement, un objet mis en forme pour le domaine de la construction.

Les objets mis en forme pour le domaine de la construction incluent, par exemple, un sol, une chape, une fondation, un mur, une cloison, un plafond, une poutre, un plan de travail, un pilier, une pile de pont, un parpaing, une canalisation, un poteau, un escalier, un panneau, une corniche, un moule, un élément de voirie (par exemple une bordure de trottoir), ou un revêtement (par exemple de route ou de mur).

Dans la présente description, y compris les revendications qui l'accompagnent, les pourcentages sont exprimés par masse, sauf quand il en est autrement spécifié.

Les exemples suivants illustrent la réalisation de l'invention.

EXEMPLES

Exemple 1 - Préparation des éprouvettes de mortier

Des éprouvettes de mortier ont été préparées à partir d'une composition hydraulique comprenant un liant hydraulique à faible taux de clinker (substitué à 35 % par un filler calcaire). Le ratio eau/liant est égal à 0,55 et le dosage en TiBP (agent antimousse) est de 0,09 %/liant.

La composition des éprouvettes est indiquée dans le Tableau 1 et les caractéristiques du ciment et du sable sont indiquées dans les Tableaux 2 et 3. Tableau 1

Tableau 2 : Caractéristiques du CEM I 52.5 N CE CP2 NF, Saint Pierre La Cour

Tableau 3 : Caractéristi ues du sable normalisé EN 2620)

Les polyacrylamides réticulés utilisés (fournis par la société SNF) sont décrits dans le Tableau 4 suivant :

Tableau 4

Nom Taux Granulométrie Degré de commercial d'azote ( %) (μ ^η ι) réticulation

SAP1 Aquasorb 3005

12,0 >300, <600 ++

Max

SAP2 Floset 27 CC 10 >300, <600 ++

SAP3 Floset 27 CB 10 >300, <1000 ++ Protocole de préparation des eprouvettes

Le sable a été mis dans le bol d'un malaxeur Perrier type 32 avec l'eau de prémouillage. Le malaxage a débuté et a été maintenu à petite vitesse pendant 1 minute.

Le malaxage a ensuite été stoppé pendant 4 minutes.

Le liant hydraulique (ciment+fïller) et le polyacrylamide réticulé en poudre ont été ajoutés et le malaxage a repris à petite vitesse pendant 1 minute.

L'eau de gâchage, comprenant les adjuvants (antimousse et plastifiant), a ensuite été ajoutée en 30 secondes tout en malaxant à petite vitesse.

Le mélange a été malaxé à grande vitesse pendant 1 minute, pour obtenir un mortier.

Les formulations préparées sont décrites dans le Tableau 5 suivant :

Tableau 5

Le mortier a ensuite été coulé dans des moules en polystyrène de dimensions 4 cm x 4 cm x 16 cm (sans vibration), afin d'obtenir 6 éprouvettes de béton (démoulées après 24 h à 20 °C à 100 % d'humidité relative).

Exemple 2 - Mesure de la carbonatation des éprouvettes de mortier

Protocole de mesure

Les éprouvettes de mortier ont ensuite été placées dans des conditions de carbonatation accélérée. Après 6 jours de cure en armoire humide à 100 % d'humidité relative et 20 °C, les éprouvettes ont été placées dans un caisson de carbonatation (cuve rectangulaire en PEHD, de 576 litres de capacité, muni d'un couvercle étanche), dont l'atmosphère a été enrichie en CO ₂ (10 % +/- 0,5 % de C0 ₂ dans le volume d'air du caisson), 20 °C +/- 1 °C et 65 % +/- 5 % d'humidité relative.

La régulation en température a été assurée par le fait que le caisson était disposé dans un laboratoire régulé à 20 +/-1 °C. Le taux d'humidité relative a été régulé par un bac rempli de sel de nitrate d'ammonium saturé d'eau, ce bac étant positionné au fond du caisson, sur toute la surface disponible. Pour le CO ₂ , le caisson a été connecté à un réseau alimenté par des bouteilles remplies d'un mélange 50 % CO ₂ / 50 % d'azote sous pression. Une centrale de détente a permis de délivrer le mélange à 1 bar de pression relative dans le réseau. L'introduction du gaz a été gérée de façon automatique par un analyseur de CO ₂ gazeux qui a analysé en continu l'atmosphère du caisson (analyseur mural, de la marque ABISS, modèle LMP 320, fourni par la société PBI Datasensor). A chaque introduction de gaz, une autre électro vanne s'ouvrait pour évacuer le surplus de gaz vers un vide sanitaire extérieur au laboratoire, ceci afin d'éviter toute surpression dans le caisson. Un ventilateur a fonctionné en continu pour avoir une répartition homogène du CO ₂ gazeux dans l'atmosphère du caisson.

A différentes échéances, les éprouvettes ont été sorties du caisson de carbonatation et fendues à l'aide d'un coupe-pavé hydraulique pour déterminer la profondeur de carbonatation.

La résistance à la carbonatation a été estimée en mesurant la profondeur de carbonatation des éprouvettes. Cette profondeur a été mesurée après différentes périodes d'exposition des éprouvettes dans le caisson enrichi en CO ₂ gazeux.

Plus cette profondeur est élevée, moins le béton est résistant à la carbonatation, et plus le risque de corrosion des armatures de structure est élevé. Le matériau est dit carbonaté lorsque son pH est inférieur ou égal à 9. Ceci est visualisé en pulvérisant une solution de phénolphtaléine à 0,5 % diluée dans un mélange composé à 50 % d'eau déminéralisée et 50 % d'éthanol. La phénolphtaléine est un indicateur coloré qui vire au rose pourpre lorsque le pH est supérieur à 9 et reste incolore lorsque le pH est inférieur à 9. Les zones de béton carbonatées sont donc celles qui restent incolores après pulvérisation de la suspension de phénolphtaléine. Les profondeurs de béton et mortier carbonatés ont été mesurées en plusieurs zones. La moyenne arithmétique des valeurs obtenues a été calculée. Résultats

Les résultats de la mesure de profondeur de carbonatation (en mm) en fonction du temps (en jour) en fonction du type de polyacrylamide réticulé sont indiquées dans le Tableau 6 suivant :

Tableau 6

Les polyacrylamides réticulés ont conduit à des profondeurs de carbonatation significativement réduites par rapport au témoi sans polyacrylamide réticulé.