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EP3924315A1 - Grains assemblables entre eux pour former des granules, granules obtenus, procedes de fabrication et utilisation des grains et granules dans le domaine du batiment et des travaux publics - Google Patents

Grains assemblables entre eux pour former des granules, granules obtenus, procedes de fabrication et utilisation des grains et granules dans le domaine du batiment et des travaux publics

Info

Publication number
EP3924315A1
EP3924315A1 EP20709319.6A EP20709319A EP3924315A1 EP 3924315 A1 EP3924315 A1 EP 3924315A1 EP 20709319 A EP20709319 A EP 20709319A EP 3924315 A1 EP3924315 A1 EP 3924315A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grains
concrete
waste
granules
micro
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20709319.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
William Francis CRUAUD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Neolithe
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP3924315A1 publication Critical patent/EP3924315A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/30Mixed waste; Waste of undefined composition
    • C04B18/305Municipal waste
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06Quartz; Sand
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/02Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates
    • C04B18/021Agglomerated materials, e.g. artificial aggregates agglomerated by a mineral binder, e.g. cement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials
    • C04B20/1077Cements, e.g. waterglass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00767Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for waste stabilisation purposes
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to the field of building and public works (BTP) and, more particularly, materials of the aggregate type which enter into the composition of construction materials.
  • aggregates are fragments of rock intended to enter into the composition of the materials necessary for the manufacture of public works, civil engineering and building works.
  • wastes such as bottom ash, kaolin sands, waste rock, crushed concrete, etc. have already been used.
  • the present invention aims to provide aggregates which incorporate waste, such as household waste, organic waste, industrial waste, waste from sludge and sediment, thus responding to the problem of waste treatment, while having mechanical characteristics. and appropriate physicochemicals in the building, public works and civil engineering works sector, in particular by meeting the current standard in this sector.
  • the present invention therefore firstly relates to basic grains intended to be assembled together to form granules intended to enter into the composition of construction materials useful in the field of building, public works and civil engineering, characterized in that they each consist of a core formed of an agglomerate of compressed waste fragments and associated with each other by a micro-concrete with carbonate hydraulic binder having undergone a hydraulic setting, said core being enclosed in a shell formed by a micro-concrete with reactive powder (MBPR) having undergone hydraulic setting.
  • MBPR micro-concrete with reactive powder
  • the waste fragments can in particular come from waste chosen from household waste (DM), household waste (OM), residual household waste (OMR), mixtures of at least two among MD, OM and OMR , organic material waste, industrial waste, sludge waste, or mixtures of these wastes, said fragments having in particular been subjected to an inerting treatment, in particular with a composition based on quicklime.
  • DM household waste
  • OM household waste
  • OMR residual household waste
  • Household waste refers to waste resulting from the daily domestic activity of households and from economic activities collected under the same conditions as these. This waste is that collected by the traditional collection of residual household waste, by selective collections, by waste reception centers, bulky waste collections and green waste collections.
  • Household waste refers to waste resulting from the daily domestic activity of households and from economic activities collected under the same conditions as these. This waste is that collected by the traditional collection of residual household waste, by selective collections.
  • Residual household waste refers to the proportion of mixed household waste after selective collection.
  • Household waste, household waste and residual household waste are for France products listed and standardized by the Environment and Energy Management Agency (ADEME).
  • ADME Environment and Energy Management Agency
  • composition of OMR in France is as follows according to ADEME:
  • Organic matter waste can, among other things, be beet pulp and other processing waste from the food industry.
  • Industrial waste can, among other things, consist of sand from hyperbaric waterjet cutting.
  • Sludge and sediment waste can, among other things, be dredged sludge and sediment from ports and channels, or sludge and sediment from wastewater treatment plants.
  • the micro-concrete with a carbonate hydraulic binder which has undergone hydraulic setting during the formation of the cores of the grains comprises the following constituents:
  • the reactive powder micro-concrete (MBPR) having undergone a hydraulic setting for the formation of the shells comprises the following constituents:
  • micro-concretes and reactive powder micro-concretes which may be chosen from setting accelerators, setting retarders, air entrainers, plasticizers, including superplasticizers, pigments, grinding agents, colloids and bulk water repellents,
  • the micro-concrete ensuring the connection of the waste fragments can also be a reactive powder micro-concrete (MBPR) as defined above.
  • MBPR reactive powder micro-concrete
  • the weight ratio of waste fragments: micro-concrete ensuring the bonding of the waste fragments is in particular between 10: 1 and 1: 3.
  • the core: shell weight ratio of a grain is in particular between 15: 1 and 1: 3, in particular being from 1: 1 to 2: 1.
  • the waste fragments may each have a greater dimension of at most 30 mm, being in particular 100 ⁇ m - 5 mm; cores can have a larger dimension of 100 - 500 mm; and the shells can have a thickness of 0.3 to 10 mm.
  • the grains can have any shape, such as spherical, spheroidal, parallelepipedal, cylindrical.
  • the present invention also relates to granules formed by the assembly of at least two, in particular from two to twenty, basic grains as defined above, the granules possibly having dimensions chosen to constitute a set of granules of which the dimensions are distributed according to a grain size curve to form an aggregate advantageously meeting the standard NFP18-545, or a set of granules, which added to another aggregate such as a natural aggregate, form a mixed aggregate advantageously meeting the standard NFP18-545.
  • the basic grains of a granule may have been assembled by pressure, gluing or bonding by a carbonated hydraulic binder concrete having undergone hydraulic setting, such as a micro-concrete or a micro-concrete with reactive powder (MBPR), for example an MBPR as defined above, said assembly having in particular a lower resistance to compression / impacts than the base grains.
  • a carbonated hydraulic binder concrete having undergone hydraulic setting, such as a micro-concrete or a micro-concrete with reactive powder (MBPR), for example an MBPR as defined above, said assembly having in particular a lower resistance to compression / impacts than the base grains.
  • MBPR micro-concrete with reactive powder
  • the cores can advantageously have a compressive strength of at least 15 MPa, in particular at least 25 MPa; the grains may have a compressive strength of at least 25 MPa, in particular at least 60 MPa; and the granules can exhibit a compressive strength of at least 20 MPa, especially at least 45 MPa.
  • the present invention also relates to a process for manufacturing grains, granules and aggregates as defined above, characterized in that it comprises the following successive steps:
  • the invention also relates to the use of grains, granules and aggregates as defined above, or prepared by the process as defined above, as constituents of a composition of construction materials in the building field, public works and civil engineering, in particular for the construction of walls, floors, stonework, and all concrete structures.
  • MBPRs reactive powder micro-concretes having the compositions shown in Table 1 were used.
  • the compressive strength class of concretes (including micro-concretes and reactive powder micro-concretes) is expressed by CX / Y, C denoting the English word for concrete: "concrete” and X and Y corresponding to the compressive strength in MPa at 28 days, measured respectively on a cylindrical specimen and on a cubic specimen.
  • the superplasticizer sold under the name “DYNAMON NRG 1045” by the company “MAPEI” was also used as a liquid adjuvant to each MBPR, and, for the formation of the hulls of the base grains, a bulk water repellent. marketed under the name “SIKACEM Liquid water repellent” by the company “SIKA”.
  • the ripening times described in these Examples are each of the order of 28 days, as is well known in the construction industry.
  • Example 1 Manufacture of a 40/80 aggregate
  • the material thus shredded was then transferred to a drum mixer in which it was combined with a quicklime composition to treat the organic parts of the OM and OMR in order to make them as inert as possible.
  • the material thus treated was then transferred to a series of industrial mill line with a maximum pass of 5 mm to obtain OM / OMR fragments with a larger dimension of 5 mm.
  • the OM and OMR fragments were then transferred by worm screw to a mixer in which they were mixed by mixing a mixture of MBPR1 + superplasticizer and water in the following proportions, in parts by weight:
  • the resulting amalgam was then transferred to an automated molding line to manufacture 1 mx 1 m slabs 18 mm thick and density 2.5 in a hydraulic press.
  • the slabs thus obtained were stored for use after a period of time at least equal to their maturation time.
  • Each of the cores thus obtained was coated by rolling in a Rotomat type drum with a shell of MBPR1 with a thickness of 1 mm, uniformly distributed over the surface of each grain core.
  • the grain cores were mixed with a mixture of MBPR1 + superplasticizer + water repellent by mass and water in the following proportions, in parts by weight:
  • the base grains thus obtained were stored for use after a period of time at least equal to their maturation time.
  • the base grains obtained in C were transferred by conveyor belt into a refusal mixer in which a mixture of super-plasticizer MBPR2 + and water was combined in the following proportions, in parts by weight:
  • the aggregates thus obtained were stored for use after a period of time at least equal to their maturation time.
  • Example 2 Manufacture of an 8/12 aggregate
  • Example 1 The procedure was as in Example 1, A, except that after treatment with the quicklime composition, the material thus treated was transferred to a series of industrial crusher lines with a maximum pass of 1 mm, to obtain OM / OMR fragments larger than 1 mm.
  • the grain cores thus obtained were stored for use after a period of time at least equal to their maturation time.
  • Example 3 Manufacture of a 6/15 aggregate
  • Example 1 The procedure was as in Example 1, A, except that after treatment with the quicklime composition, the material thus treated was transferred to a series of industrial crusher lines with a maximum pass of 1 mm.
  • the grain cores thus obtained were stored for use after a period of time at least equal to their maturation time.

Landscapes

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Abstract

Grains de base destinés à être assemblés entre eux pour former des granules destinés à entrer dans la composition de matériaux de construction utiles dans le domaine du bâtiment, des travaux publics et du génie civil, caractérisés par le fait qu'ils consistent chacun en un cœur formé d'un agglomérat de fragments de déchets comprimés et associés entre eux par un micro-béton à liant hydraulique carbonaté ayant subi une prise hydraulique, ledit cœur étant enfermé dans une coque formée par un micro-béton à poudre réactive (MBPR) ayant subi une prise hydraulique.

Description

    GRAINS ASSEMBLABLES ENTRE EUX POUR FORMER DES GRANULES, GRANULES OBTENUS, PROCEDES DE FABRICATION ET UTILISATION DES GRAINS ET GRANULES DANS LE DOMAINE DU BATIMENT ET DES TRAVAUX PUBLICS
  • La présente invention concerne le domaine du bâtiment et des travaux publics (BTP) et, plus particulièrement, les matériaux de type granulats qui entrent dans la composition des matériaux de construction.
  • Les granulats connus ont pour composant de base un assemblage de minéraux et parfois de fossiles. Ils sont souvent issus de roche massive ou fragmentée, ils peuvent être monominéraux ou polyminéraux.
  • Communément, les granulats sont des fragments de roche destinés à entrer dans la composition des matériaux nécessaires à la fabrication d’ouvrages de travaux publics, de génie civil et de bâtiment.
  • Actuellement, les granulats sont classés en trois grandes familles :
  • - il y a des granulats dits « naturels » ceux qui n’ont subi aucune transformation autre que mécaniques ;
  • - il y a des granulats dits « artificiels » qui résultent de procédés industriels comprenant des modifications thermiques ou autres ;
  • - il y a les granulats dits « de matériaux alternatifs » qui résultent de matériaux inorganiques antérieurement utilisés pour la construction. Dans cette catégorie se rangent des granulats comme les granulats de bétons concassés, les fraisats d’enrobés bitumineux, etc.
  • Dans le domaine des granulats, ont déjà été utilisés des déchets comme les mâchefers, les sables de kaolins, les stériles de mines, les bétons concassés, etc.
  • La présente invention a pour but de proposer des granulats qui incorporent des déchets, tels que déchets ménagers, déchets de matières organiques, déchets industriels, déchets issus de boues et sédiments, répondant ainsi au problème du traitement des déchets, tout en présentant des caractéristiques mécaniques et physico-chimiques appropriées dans le secteur des ouvrages du bâtiment, des travaux publics et du génie civil, en particulier en répondant à la norme qui s’impose actuellement dans ce secteur.
  • La présente invention a donc d’abord pour objet des grains de base destinés à être assemblés entre eux pour former des granules destinés à entrer dans la composition de matériaux de construction utiles dans le domaine du bâtiment, des travaux publics et du génie civil, caractérisés par le fait qu’ils consistent chacun en un cœur formé d’un agglomérat de fragments de déchets comprimés et associés entre eux par un micro-béton à liant hydraulique carbonaté ayant subi une prise hydraulique, ledit cœur étant enfermé dans une coque formée par un micro-béton à poudre réactive (MBPR) ayant subi une prise hydraulique.
  • Les fragments de déchets peuvent notamment être issus de déchets choisis parmi les déchets ménagers (DM), les ordures ménagères (OM), les ordures ménagères résiduelles (OMR), les mélanges d’au moins deux parmi les DM, les OM et les OMR, les déchets de matières organiques, les déchets industriels, les déchets de boue, ou les mélanges de ces déchets, lesdits fragments ayant notamment été soumis à un traitement d’inertage, en particulier par une composition à base de chaux vive.
  • Les déchets ménagers (DM) désignent les déchets issus de l’activité domestique quotidienne des ménages et des activités économiques collectées dans les mêmes conditions que ceux-ci. Ces déchets sont ceux collectés par la collecte traditionnelle des ordures ménagères résiduelles, par les collectes sélectives, par les déchetteries, les collectes d’encombrants et les collectes de déchets verts.
  • Les ordures ménagères (OM) désignent les déchets issus de l’activité domestique quotidienne des ménages et des activités économiques collectées dans les mêmes conditions que ceux-ci. Ces déchets sont ceux collectés par la collecte traditionnelle des ordures ménagères résiduelles, par les collectes sélectives.
  • Les ordures ménagères résiduelles (OMR) désignent la part des ordures ménagères en mélange après collecte sélective.
  • Les déchets ménagers, ordures ménagères et ordures ménagères résiduelles sont pour la France des produits répertoriés et normés par l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME).
  • Pour exemple, la composition des OMR en France est la suivante selon l’ADEME :
  • - 33% de déchets organiques ;
  • - 13% d’éléments fins ;
  • - 11% de papier ;
  • - 11% de plastique ;
  • - 10% de textile sanitaire ;
  • - 6% de carton ;
  • - 5% de verre ;
  • - 3% de textile ;
  • - 3% de combustibles ;
  • - 2,5% de métaux ; et
  • - 2,5% de matériaux composites
  • ces % étant en poids.
  • Les déchets de matières organiques peuvent, entre autres, être les pulpes de betterave et autres rebuts de transformation des filières agro-alimentaires.
  • Les déchets industriels peuvent, entre autres, être constitués par les sables de coupe au jet d’eau hyperbare.
  • Les déchets de boues et sédiments peuvent, entre autres, être les boues et sédiments de dragage des ports et chenaux, ou les boues et sédiments de station d’épuration.
  • Conformément à des modes de réalisation particuliers de la présente invention, le micro-béton à liant hydraulique carbonaté qui a subi une prise hydraulique lors de la formation des cœurs des grains comporte les constituants suivants :
  • (a) au moins l’un parmi un ciment carbonaté, de la chaux vive et de la chaux éteinte, à raison notamment de 10 à 50 parties en poids ;
  • (b) un granulat à base de sable de granulométrie inférieure à 400 µm, à raison notamment de 90 à 50 parties en poids ;
  • (c) le cas échéant au moins un adjuvant pour béton dans une quantité pouvant aller jusqu’à 5 parties en poids,
  • les parties en poids de (a), (b) et (c) se rapportant à 100 parties en poids de (a)+(b),
  • et le micro-béton à poudre réactive (MBPR) ayant subi une prise hydraulique pour la formation des coques comporte les constituants suivants :
  • (d) au moins un ciment carbonaté, à raison notamment de 20 à 50 parties en poids ;
  • (e) un granulat à base de sable de granulométrie inférieure à 400 µm, à raison notamment de 50 à 80 parties en poids ;
  • (f) au moins une charge siliceuse de granulométrie inférieure à 100 µm, choisie notamment parmi les charges siliceuses sédimentaires, la cristobalite, la fumée de silice, la fumée de silice amorphe, la fumée de silice condensée, la microsilice et la nanosilice, à raison notamment de 1 à 30 parties en poids ;
  • (g) au moins un adjuvant pour béton dans une quantité pouvant aller jusqu’à 5 parties en poids,
  • les parties en poids de (d), (e), (f) et (g) se rapportant à 100 parties en poids de (d) + (e),
  • les adjuvants pour bétons pouvant entrer dans la composition des micro-bétons et des micro-bétons à poudre réactive (MBPR) pouvant être choisis parmi les accélérateurs de prise, les retardateurs de prise, les entraîneurs d’air, les plastifiants, y compris les super-plastifiants, les pigments, les agents de mouture, les colloïdes et les hydrofuges de masse,
  • le micro-béton assurant la liaison des fragments de déchets pouvant également être un micro-béton à poudre réactive (MBPR) tel que défini ci-dessus.
  • Le rapport en poids fragments de déchets:micro-béton assurant la liaison des fragments de déchets est notamment compris entre 10:1 et 1:3.
  • Le rapport en poids cœur:coque d’un grain est notamment compris entre 15:1 et 1:3, étant notamment de 1:1 à 2:1.
  • En particulier, les fragments de déchets peuvent présenter chacun une plus grande dimension d’au plus 30 mm, étant notamment de 100 µm - 5 mm ; les cœurs peuvent avoir une plus grande dimension de 100 - 500 mm ; et les coques peuvent avoir une épaisseur de 0,3 à 10 mm.
  • Les grains peuvent présenter n’importe quelle forme, telle que sphérique, sphéroïdale, parallélépipédique, cylindrique.
  • La présente invention porte encore sur des granules constitués par l’assemblage d’au moins deux, en particulier de deux à vingt, grains de base tels que définis ci-dessus, les granules pouvant avoir des dimensions choisies pour constituer un ensemble de granules dont les dimensions sont réparties selon une courbe granulométrique pour former un granulat répondant avantageusement à la norme NFP18-545, ou bien un ensemble de granules, qui additionnés à un autre granulat tel qu’un granulat naturel, forment un granulat mixte répondant avantageusement à la norme NFP18-545.
  • A titre d’exemples, on peut citer la préparation des granulats suivants dont la courbe granulométrique répond à la norme NFP18-545 :
    • granulat nommé gravillon 11/22 ;
    • granulat mixte de matériaux secondaires GNTB 0/20 + granulat naturel ;
    • granulat mixte de matériaux primaires tout venant 0/130 + granulat naturel ;
    • granulat de matériaux primaires 100/300.
  • Les grains de base d’un granule peuvent avoir été assemblés par pression, collage ou liaison par un béton à liant hydraulique carbonaté ayant subi une prise hydraulique, tels qu’un micro-béton ou un micro-béton à poudre réactive (MBPR), par exemple un MBPR tel que défini ci-dessus, ledit assemblage présentant notamment une moindre résistance à la compression/aux chocs que les grains de base.
  • L’homme du métier sait choisir les micro-bétons en fonction de leurs résistances à la compression/aux chocs.
  • Les cœurs peuvent avantageusement présenter une résistance à la compression d’au moins 15 MPa, notamment d’au moins 25 MPa ; les grains peuvent présenter une résistance à la compression d’au moins 25 MPa, notamment d’au moins 60 MPa ; et les granules peuvent présenter une résistance à la compression d’au moins 20 MPa, notamment d’au moins 45 MPa.
  • La présente invention porte également sur un procédé de fabrication de grains, granules et granulats tels que définis ci-dessus caractérisé par le fait qu’il comporte les étapes successives suivantes :
    • broyage des déchets en au moins une étape pour obtenir les fragments de déchets ;
    • le cas échéant, inertage des fragments de déchets ainsi obtenus en particulier par une composition de chaux vive ;
    • malaxage des fragments de déchets ainsi obtenus avec la composition du micro-béton à liant hydraulique carbonaté, les éventuels adjuvants et la quantité d’eau nécessaire à la prise hydraulique de celui-ci ;
    • obtention des cœurs de grains par moulage sous presse en blocs que l’on découpe le cas échéant, ou par extrusion sous presse, ou par pastillage dans une machine à fabriquer des comprimés ;
    • stockage des cœurs de grains au moins pendant le temps nécessaire à leur maturation, par exemple entre 10 et 30 jours ;
    • enrobage, pour obtenir les grains, des cœurs de grains ainsi obtenus par la composition du micro-béton à poudre réactive (MBPR), les éventuels adjuvants, et la quantité d’eau nécessaire à la prise hydraulique de celui-ci, ledit enrobage étant effectué par exemple par culbutage en tambour ou par pulvérisation sur les cœurs de grains ;
    • stockage des grains ainsi obtenus au moins pendant le temps nécessaire à leur maturation, par exemple entre 10 et 30 jours ;
    • assemblage des grains entre eux pour former des granules, ces derniers étant formés par l’assemblage d’au moins deux grains, ledit assemblage étant effectué par pression, collage ou liaison par un béton à liant hydraulique carbonaté auquel cas on malaxe les grains dans un malaxeur avec la composition dudit béton, les éventuels adjuvants et la quantité d’eau nécessaire à la prise hydraulique, puis, lorsque le béton a fait adhérer les grains entre eux, on fait sortir ces derniers du malaxeur par refus en maîtrisant leur dimension ; et
    • constitution d’un ensemble de granules de différentes dimensions pour constituer un granulat qui répond avantageusement à la norme NFP18-545, ou qui, en mélange avec un autre granulat, répondra avantageusement à la norme NFP18-345.
  • L’invention porte également sur l’utilisation des grains, granules et granulats tels que définis ci-dessus, ou préparés par le procédé tel que défini ci-dessus, comme constituants d’une composition de matériaux de construction dans le domaine du bâtiment, des travaux publics et du génie civil, en particulier pour la construction de murs, sols, empierrements, et tous ouvrages en béton.
  • Les Exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée.
  • Dans ces Exemples, on a utilisé sept micro-bétons à poudre réactive (MBPR) ayant les compositions indiquées dans le Tableau 1.
  • Composition pour 100,00 parties en poids MBPR1 MBPR2 MBPR3 MBPR4 MBPR5 MBPR6 MBPR7
    Ciment 52,5 de granulométrie… 34,00 23,00 30,00 20,00 23,00 25,00 15,00
    Sablon blanc des Sablières de la Perche de granulométrie… 47,00 57,00 50,00 60,00 61,00 65,00 65,00
    Charge sédimentaire siliceuse(1) de granulométrie… 9,00 10,00 10,00 10,00 8,00 5,00 10,00
    Cristobalite(2) 10,00 10,00 10,00 10,00 8,00 5,00 10,00
    Classe de résistance à la compression du MBPR C65 C45 C50 C45 C50 C70 C45
  • (1) « Millisil C400 » de chez SIFRACO/SIBELO
  • (2) « Farsil 10 » de chez Silmer ou « Christoballite » de chez Como Céramique
  • (3) La classe de résistance à la compression des bétons (incluant les micro-bétons et les micro-bétons à poudre réactive) s’exprime par CX/Y, C désignant le mot anglais pour béton : « concrete » et X et Y correspondant à la résistance à la compression en MPa à 28 jours, mesurée respectivement sur éprouvette cylindrique et sur éprouvette cubique.
  • Dans ces Exemples, on a également utilisé le super-plastifiant commercialisé sous la dénomination « DYNAMON NRG 1045 » par la Société « MAPEI » comme adjuvant liquide à chaque MBPR, et, pour la formation des coques des grains de base, un hydrofuge de masse commercialisé sous la dénomination « SIKACEM Hydrofuge liquide » par la Société « SIKA ».
  • Les temps de maturation décrits dans ces Exemples sont chacun de l’ordre de 28 jours, comme cela est bien connu dans le domaine du BTP.
  • Exemple 1 : Fabrication d’un granulat 40/80
  • A – Préparation de fragments d’OM et OMR
  • Dans une trémie, on a introduit le produit de la collecte de déchets OM et OMR. On a transféré ces déchets par tapis roulant sur une ligne de déchiqueteur à cisailles rotatives 2 axes pour obtenir une matière formée de morceaux ayant chacun une plus grande dimension maximale de 2 cm.
  • On a ensuite transféré la matière ainsi déchiquetée dans un malaxeur à tambour dans lequel elle a été associée à une composition de chaux vive pour traiter les parties organiques des OM et OMR afin de les rendre les plus inertes possibles.
  • Puis on a transféré la matière ainsi traitée sur une série ligne de broyeur industriel d’un passant maximum de 5 mm pour obtenir des fragments d’OM/OMR d’une plus grande dimension de 5 mm.
  • B – Préparation de cœurs de grains de base
  • On a ensuite transféré les fragments d’OM et OMR par vis sans fin dans un malaxeur dans lequel on leur a associé par malaxage un mélange MBPR1 + super-plastifiant et de l’eau dans les proportions suivantes, en parties en poids :
    • Fragments d’OM/OMR ………………………… 90,00
    • MBPR1 …………………………………………………………… 10,00
    • Super-plastifiant …………………………… 0,05
    • Eau ………………………………………………………………… 5
  • On a ensuite transféré l’amalgame ainsi réalisé sur une chaîne de moulage automatisée pour fabriquer des dalles de 1 m x 1 m de 18 mm d’épaisseur et de densité de 2,5 sous presse hydraulique.
  • On a stocké les dalles ainsi obtenues pour les utiliser après un laps de temps au moins égal à leur temps de maturation.
  • Ensuite, on a réduit par coupe les dalles en morceaux parallélépipédiques de 18 mm de côté.
  • Ces morceaux constituent les cœurs de grains de base selon la présente invention.
  • C – Fabrication des grains de base
  • On a enrobé par roulage dans un tambour de type Rotomat chacun des cœurs ainsi obtenus par une coque de MBPR1 d’une épaisseur de 1 mm, uniformément répartie sur la surface de chaque cœur de grain.
  • Pour cela, on a mélangé les cœurs de grains avec un mélange MBPR1 + super-plastifiant + hydrofuge de masse et de l’eau dans les proportions suivantes, en parties en poids :
    • Cœurs de grains ………………………………… 150
    • MBPR1 …………………………………………………………… 100
    • Super-plastifiant …………………………… 0,05
    • Hydrofuge de masse ………………………… 0,05
    • Eau ………………………………………………………………… 12
  • On a stocké les grains de base ainsi obtenus pour les utiliser après un laps de temps au moins égal à leur temps de maturation.
  • D – Fabrication d’un granulat 40/80
  • On a transféré les grains de base obtenus en C par tapis roulant dans un malaxeur à refus dans lequel on y a associé un mélange de MBPR2 + super-plastifiant et de l’eau dans les proportions suivantes, en parties en poids :
    • Grains de base …………………………………… 75
    • MBPR2 …………………………………………………………… 25
    • Super-plastifiant …………………………… 0,05
    • Eau ………………………………………………………………… 15
  • On a stocké les granulats ainsi obtenus pour les utiliser après un laps de temps au moins égal à leur temps de maturation.
  • Le MBPR2 étant moins résistant que le MBPR1, les grains de base ne se désintègrent pas en cas de brisure du granulat.
  • Exemple 2 : Fabrication d’un granulat 8/12
  • A – Préparation de fragments d’OM et OMR
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,A, excepté qu’après traitement par la composition de chaux vive, on a transféré la matière ainsi traitée sur une série ligne de broyeur industriel d’un passant maximum de 1 mm, pour obtenir des fragments d’OM/OMR d’une plus grande dimension de 1 mm.
  • B – Préparation de cœurs de grains de base
  • On a procédé comme à l’Exemple 1, B, excepté que l’on a utilisé du MBPR3, les proportions de mélange dans le malaxeur étant :
    • Fragments d’OM/OMR ………………………… 85
    • MBPR3 …………………………………………………………… 15
    • Super-plastifiant …………………………… 0,5
    • Eau …………………………………………………………………, 8
  • et qu’une fois l’amalgame réalisé, on a transféré celui-ci dans une extrudeuse sous presse hydraulique à grille de 3 mm pour fabriquer des cœurs de grains cylindriques de 3 mm d’épaisseur et de densité de 2,5.
  • On a stocké les cœurs de grains ainsi obtenus pour les utiliser après un laps de temps au moins égal à leur temps de maturation.
  • C – Fabrication des grains de base
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,C, excepté que les proportions de mélange étant les suivantes :
    • Cœurs de grains ………………………………… 170
    • MBPR3 …………………………………………………………… 120
    • Super-plastifiant …………………………… 0,1
    • Hydrofuge de masse ………………………… 0,05
    • Eau ………………………………………………………………… 7
  • D – Fabrication d’un granulat 8/12
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,D, excepté que l’on a utilisé du MBPR4 et que les proportions de mélange étaient les suivantes :
    • Grains de base ………………………………… 70
    • MBPR4 …………………………………………………………… 30
    • Super-plastifiant …………………………… 0,1
    • Eau ………………………………………………………………… 10
  • Le MBPR4 étant moins résistant que le MBPR3, les grains de base ne se désintègrent pas en cas de brisure du granulat.
  • Exemple 3 : Fabrication d’un granulat 6/15
  • A – Préparation de fragments d’OM et OMR
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,A, excepté qu’après traitement par la composition de chaux vive, on a transféré la matière ainsi traitée sur une série ligne de broyeur industriel d’un passant maximum de 1 mm.
  • B – Préparation de cœurs de grains de base
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,B, excepté que l’on a utilisé du MBPR5, les proportions de mélange dans le malaxeur étant :
    • Fragments d’OM/OMR ………………………… 75
    • MBPR5 …………………………………………………………… 25
    • Super-plastifiant …………………………… 0,1
    • Eau ………………………………………………………………… 9
  • et qu’une fois l’amalgame réalisé, on a transféré celui-ci dans une machine à fabriquer des comprimés de diamètre de 2 mm pour fabriquer des cœurs de grains cylindriques de 2 mm d’épaisseur et de densité de 2,5.
  • On a stocké les cœurs de grains ainsi obtenus pour les utiliser après un laps de temps au moins égal à leur temps de maturation.
  • C – Fabrication des grains de base
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,C, excepté que l’on a utilisé du MBPR6, les proportions de mélange étaient les suivantes :
    • Cœurs de grains ………………………………… 150
    • MBPR6 …………………………………………………………… 150
    • Super-plastifiant …………………………… 0,15
    • Hydrofuge de masse ………………………… 0,05
    • Eau ………………………………………………………………… 9
  • D – Fabrication d’un granulat 6/15
  • On a procédé comme à l’Exemple 1,D, excepté que l’on a utilisé du MBPR7 et que les proportions de mélange étaient les suivantes :
    • Grains de base ………………………………… 70
    • MBPR7 …………………………………………………………… 30
    • Super-plastifiant …………………………… 0,05
    • Eau ………………………………………………………………… 12
  • Le MBPR7 étant moins résistant que le MBPR6, les grains de base ne se désintègrent pas en cas de brisure du granulat.

Claims (12)

  1. – Grains de base destinés à être assemblés entre eux pour former des granules destinés à entrer dans la composition de matériaux de construction utiles dans le domaine du bâtiment, des travaux publics et du génie civil, caractérisés par le fait qu’ils consistent chacun en un cœur formé d’un agglomérat de fragments de déchets comprimés et associés entre eux par un micro-béton à liant hydraulique carbonaté ayant subi une prise hydraulique, ledit cœur étant enfermé dans une coque formée par un micro-béton à poudre réactive (MBPR) ayant subi une prise hydraulique.
  2. – Grains selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les fragments de déchets sont issus de déchets choisis parmi les déchets ménagers (DM), les ordures ménagères résiduelles (OMR), les mélanges d’au moins deux parmi les DM et les OMR, les déchets de matières organiques, les déchets industriels, les déchets de boue, ou les mélanges de ces déchets, lesdits fragments ayant notamment été soumis à un traitement d’inertage, en particulier par une composition à base de chaux vive.
  3. – Grains selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisés par le fait que le micro-béton à liant hydraulique carbonaté qui a subi une prise hydraulique lors de la formation des cœurs des grains comporte les constituants suivants :
    (a) au moins l’un parmi un ciment carbonaté, de la chaux vive et de la chaux éteinte, à raison notamment de 10 à 50 parties en poids ;
    (b) un granulat à base de sable de granulométrie inférieure à 400 µm, à raison notamment de 90 à 50 parties en poids ;
    (c) le cas échéant au moins un adjuvant pour béton dans une quantité pouvant aller jusqu’à 5 parties en poids,
    les parties en poids de (a), (b) et (c) se rapportant à 100 parties en poids de (a)+(b),
    et que le micro-béton à poudre réactive (MBPR) ayant subi une prise hydraulique pour la formation des coques comporte les constituants suivants :
    (d) au moins un ciment carbonaté, à raison notamment de 20 à 50 parties en poids ;
    (e) un granulat à base de sable de granulométrie inférieure à 400 µm, à raison notamment de 50 à 80 parties en poids ;
    (f) au moins une charge siliceuse de granulométrie inférieure à 100 µm, choisie notamment parmi les charges siliceuses sédimentaires, la cristobalite, la fumée de silice, la fumée de silice amorphe, la fumée de silice condensée, la microsilice et la nanosilice, à raison notamment de 1 à 30 parties en poids ;
    (g) au moins un adjuvant pour béton dans une quantité pouvant aller jusqu’à 5 parties en poids,
    les parties en poids de (d), (e), (f) et (g) se rapportant à 100 parties en poids de (d) + (e),
    les adjuvants pour bétons pouvant entrer dans la composition des micro-bétons et des micro-bétons à poudre réactive (MBPR) pouvant être choisis parmi les accélérateurs de prise, les retardateurs de prise, les entraîneurs d’air, les plastifiants, y compris les super-plastifiants, les pigments, les agents de mouture, les colloïdes et les hydrofuges de masse,
    le micro-béton assurant la liaison des fragments de déchets pouvant également être un micro-béton à poudre réactive (MBPR) tel que défini ci-dessus.
  4. – Grains selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisés par le fait que le rapport en poids fragments de déchets:micro-béton assurant la liaison des fragments de déchets est compris entre 10:1 et 1:3.
  5. – Grains selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisés par le fait que le rapport en poids cœur:coque d’un grain est compris entre 15:1 et 1:3, étant notamment de 1:1 à 2:1.
  6. – Grains selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisés par le fait que les fragments de déchets présentent chacun une plus grande dimension d’au plus 30 mm, étant notamment de 100 µm - 5 mm ; les cœurs ont une plus grande dimension de 100 - 500 mm ; et les coques, une épaisseur de 0,3 à 10 mm.
  7. – Granules constitués par l’assemblage d’au moins deux, en particulier de deux à vingt, grains de base tels que définis à l’une des revendications 1 à 6, les granules pouvant avoir des dimensions choisies pour constituer un ensemble de granules dont les dimensions sont réparties selon une courbe granulométrique pour former un granulat, ou bien un ensemble de granules, qui additionnés à un autre granulat tel qu’un granulat naturel, forment un granulat mixte.
  8. – Granules selon la revendication 7, caractérisés par le fait que les grains de base d’un granule ont été assemblés par pression, collage ou liaison par un béton à liant hydraulique carbonaté ayant subi une prise hydraulique, tels qu’un micro-béton ou un micro-béton à poudre réactive (MBPR), par exemple un MBPR tel que défini à la revendication 3, ledit assemblage présentant notamment une moindre résistance à la compression/aux chocs que les grains de base.
  9. – Procédé de fabrication de grains tels que définis à l’une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu’il comporte les étapes successives suivantes :
    • broyage des déchets en au moins une étape pour obtenir les fragments de déchets ;
    • le cas échéant, inertage des fragments de déchets ainsi obtenus en particulier par une composition de chaux vive ;
    • malaxage des fragments de déchets ainsi obtenus avec la composition du micro-béton à liant hydraulique carbonaté, les éventuels adjuvants et la quantité d’eau nécessaire à la prise hydraulique de celui-ci ;
    • obtention des cœurs de grains par moulage sous presse en blocs que l’on découpe le cas échéant, ou par extrusion sous presse, ou par pastillage dans une machine à fabriquer des comprimés ;
    • stockage des cœurs de grains au moins pendant le temps nécessaire à leur maturation, par exemple entre 10 et 30 jours ;
    • enrobage, pour obtenir les grains, des cœurs de grains ainsi obtenus par la composition du micro-béton à poudre réactive (MBPR), les éventuels adjuvants, et la quantité d’eau nécessaire à la prise hydraulique de celui-ci, ledit enrobage étant effectué par exemple par culbutage en tambour ou par pulvérisation sur les cœurs de grains ;
    • stockage des grains ainsi obtenus au moins pendant le temps nécessaire à leur maturation, par exemple entre 10 et 30 jours.
  10. – Procédé de fabrication de granules tels que définis à l’une des revendications 7 et 8, caractérisé par l’assemblage entre eux des grains tels que définis à l’une des revendications 1 à 6 ou préparés par le procédé tel que défini à la revendication 9 pour former des granules, ces derniers étant formés par l’assemblage d’au moins deux grains, ledit assemblage étant effectué par pression, collage ou liaison par un béton à liant hydraulique carbonaté auquel cas on malaxe les grains dans un malaxeur avec la composition dudit béton, les éventuels adjuvants et la quantité d’eau nécessaire à la prise hydraulique, puis, lorsque le béton a fait adhérer les grains entre eux, on fait sortir ces derniers du malaxeur par refus en maîtrisant leur dimension.
  11. – Procédé de fabrication d’un granulat par constitution d’un ensemble de granules de différentes dimensions tels que définis à l’une des revendications 7 et 8 ou préparés par le procédé tel que défini à la revendication 10.
  12. – Utilisation des grains tels que définis à l’une des revendications 1 à 6 ou préparés par le procédé tel que défini à la revendication 9, des granules tels que définis à l’une des revendications 7 et 8 ou préparés par le procédé tel que défini à la revendication 10 et des granulats préparés par le procédé tel que défini à la revendication 11, comme constituants d’une composition de matériaux de construction dans le domaine du bâtiment, des travaux publics et du génie civil, en particulier pour la construction de murs, sols, empierrements, et tous ouvrages en béton.
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