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La présente invention a pour ob~et la preparation de suspensions de
poudres dans un liquide destinées à être iniectées dans des matériaux poreux
ou fissurés ou dans des sols fins ou tres fins en vue notamment de modlfier
leur consistance.
On sait que certains matériaux nécessitent un traitement par
injection de coulis de ciment. Il s'agit par exemple de bétons armés poreux
ou rongés par des eaux agresslves, ou encore de bétons fissurés. Dans de tels
cas, la pénétratlon du coulis de ciment dans la masse d'un tel matériau est
l$mitée à la fois par la granulométrie de la particule unitaire de ciment, et
par l'agrégation de ces mêmeR particules entre elles.
De même, on sait que l'on répartit généralement les alluvions en
deux types principaux, à savoir les alluvions grossières et les alluvions
fines.
Les alluvions grossières peuvent facilement subir des in~ections de
coulis de ciment ou de coulis de bentonite-ciment, (coulis dans lesquel~ les
particules de ciment sont en suspension dans l'eau, la bentonite étant
éventuellement atoutée pour améliorer la stabilité de ]a suspension).
Par contre, de tels coulis ne peuvent être injectes dans les
alluvions fines car leR pores du sol y sont de taille trop faible pour
permettre la pénétration et la circulation des particules de ciments normaux.
C'est la raison pour laquelle des in~ections ne peuvent être effectuées dans
de telles alluvions fines que si l'on utilise des solutions e base de
silicate ou de silice qui ne contiennent pas de particules en`~suspension et
que l'on gélifie a l'aide d'un réactif.
Cette dernière maniere de faire peut présenter " inconvénient de
provoquer une certaine pollution du sol, notamment au niveau des nappes
phréatiques et de présenter également une mauvaise pérénité du fait que ~a
structure du gel obtenu risque de ne pas être stable dans le temps. Ce
phénomène connu sous le nom de synérèse peut être très préjudiciable aux gels
obtenus à l'aide des solutions de silicate.
Pour les raisons ci-dessus, on a dé~à essaye dans le passé
d'in~ecter dans des matériaux poreux ou fissurés ou encore dans des alluvions
fines des coulis de ciment en utllisant des ciments broyés très finement,
c'est-à-dire des ciments dont les particules ont une taille inférieure à
environ 15 microns alors que dans les ciments normaux les grains ont un
diametre généralement compris entre O et 100 microns.
Mais les clments finement broyes sont d'une obtention d1fficile et
sont d'un prlx élevé, par exemple de l'ordre de 20 fois p]us que le prix d'un
ciment conventlonnel.
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On a également essayé d'obtenir le ciment voulu à
partir d'un ciment conven-tionnel que l'on transporte
pneumatiquement, en le soumettant à un effet de cyclone de
manière à séparer les particules les plus fines des
particules les plus grosses.
Ce procédé n'est pas non plus satisfaisant, car sa
mise en oeuvre reste d'un coût élevé et les résultats
obtenus sont trop irréguliers pour que les injections
obtenues avec un coulis contenant de tels ciments soient
fiables.
La présente invention concerne un procédé
permettant de réaliser un coulis constitué par une
suspension dans un liquide de particules telles que
particules de ciment, qui soient suffisamment fines pour que
ledit coulis puisse être injecté dans des alluvions fines,
le diamètre des particules étant inférieur à l'espace
intergranulaire du sol dans lequel on effectue l'injection.
La présente invention a pour objet un procédé de
fabrication d'un coulis injectable dans des alluvionsfines
ou dans des matériaux poreux ou fissurés, caractérisé par le
fait que l'on mélange à un liquide tel que de l'eau un
produit se trouvant sous forme de particules, en présence
d'un agent défloculant qui sépare les unes des autres les
particules en suspension, que l'on conserve dans un
récipient la suspension ainsi défloculée pendant un temps
suffisant pour permettre sa sédimentation partielle et que
l'on soutire le volume de suspension défloculée qui se
trouve dans le récipient au-dessus d'un niveau donné.
Avantageusement, le produit se trouvant sous forme
de particules est constitué par du ciment, de la poudre de
silice ou de la poudre de carbonate de calcium.
Avantageusement, le liquide est constitué par de
l'eau, une solution de silice, ou une solution de silicate
de soude.
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Conformément à l'invention, on utilise de 0,5 à 5%
en poids d'agent défloculant par rapport au poids des
particules en suspension.
On comprend qu'en choisissant la hauteur du
récipient qui joue le rôle de bac de décantation, ainsi que
le temps de décantation et le niveau à partir duquel on
soutire la suspension, on peut déterminer le diamètre
maximum des particules contenues dans la suspension vidangée
qui est fonction de la géométrie des vides à injecter.
Avantageusement, le procédé est caractérisé par le
fait que l'on détermine le temps de sédimentation et la
hauteur de la suspension qui est soutirée pour obtenir des
dimensions de particules inférieures à 15 microns et de
préférence inférieures à 10 microns.
Conformément à l'invention, la suspension ainsi
obtenue est utilisée pour réaliser un coulis injectable dans
les alluvions fines ou dans des matériaux fissurés ou
poreux.
La partie inférieure restante de la suspension
peut être utilisée à d'autres fins ou peut être abandonnée.
Dans un mode de réalisation préférée de
l'invention, la matière solide se présentant sous f~rme de
particules est constituée par du ciment et le liquide
servant à constituer la suspension est constitué par de
l'eau.
Conformément à l'invention, on peut également
utiliser à la place du ciment, de la fumée de silice et du
carbonate de calcium broyé, qui sont traités, conformément à
l'invention, de manière séparée, pour être ensuite mélangés
juste avant l'injection ou pour être injectés séparément
dans le milieu à traiter afin qu'ils fassent prise in situ
au contact l'un de l'autre.
Avantageusement, le procédé selon l'invention es-t
caractérisé par le fait que l'on prépare séparément deux
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suspensions telles qu'une suspension de poudre de silice et
une suspension de poudre de carbonate de calcium qui sont
soit mélangées entre elles avant leur injection dans le sol,
soit injectées successivement dans le sol.
Conformément à l'invention, il est ésalement
possible d'utiliser comme liquide de suspension une solution
de silicate ou une liqueur de silice ou encore tout autre
liquide susceptible de réagir après l'injection avec le
produit solide se trouvant sous forme de particules.
Le défloculant que l'on ajoute à la suspension de
particules solides peut être constitué par exemple par des
résines mélamines, des naphtalènes sulfonates du
polyphosphate de sodium, de l'alkylnaphtalène sulfonate de
sodium, de l'alkylsulfonate de sodium ou du polyacrylate
d'am~onium.
La présente invention a également pour objet les
suspensions de produits solides sous forme de particules
obtenues par le procédé qui vient d'etre décrit.
Dans le but de mieux faire comprendre l'invention,
on va en decrire maintenant à titre d'illustration et sans
aucun caractère limitatif plusieurs modes de mise en oeuvre
selon les exemples suivants:
Exemple 1
Pour réaliser un coulis constitué par une suspension aqueuse
de ciment destinée à etre injectée dans un sable fin dont
les diamètres des particules sont compris entre 0 et 0,3 mm,
on procède de la manière suivante:
On disperse 500 kg de ciment CLK 45 dans 830
litres d'eau contenus dans un malaxeur à haute turbulence.
Le malaxage est poursuivi pendant environ 3 minutes après
quoi on ajoute entre 2,5 et 7,5 kg d'une résine mélamine qui
joue le role de défloculant et on poursuit l'agitation
...... ~^
.
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pendant environ 2 mlnutes.
On place le mélange ainsi préparé dans une cuve de
2 mètres carrés de section qui est munie d'un robinet de
vidange situé à 25 cm au dessous de la surface du liquide
que l'on laisse sédimenter pendant 1 heure.
On ouvre ensuite le robinet de vidange et on
récupère 500 litres de coulis qui contiennent entre 30 et
35% des 500 Kg de ciment initialement utilisés.
Les particules de ciment contenues dans ce coulis
ont une dimension comprise entre 0 et 10 microns alors que
dans le ciment utilisé initialement, les dimensions des
particules étaient comprises entre 0 et 100 microns.
Le coulis ainsi obtenu est stocké dans un bac muni
d'agitateurs. Il peut être alors injecté par des procédés
classiques, dans un sol constitué par un sable dont la
granulométrie est comprise entre 0 et 0,3 mm.
.. .. ~ .. , ~ . .
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Dans une variante du procédé, on limite le te~ps de sédimentation à
30 minutes et on soutire alors 500 litres de coulis contenant entre 50 et
55 % du poids initial de ciment avec des tailles de particules comprises
entre 0 et 15 microns.
Exemple 2
Pour réaliser une suspension aqueuse de silice destinée à être
injectée dans un sol fin dont la granulométrie est comprise entre 0 et
0,3 cm, on disperse 300 kg de poudre de silice ayant une granulométrie de 0 3
50 microns dans 1 metre cube d'eau contenu dans un malaxeur à haute
turbulence. Le mélange est malaxé pendant environ 3 minutes, puis on ajoute 3
a 9 kg de défloculant constitué par exemple par du naphtalène sulfonate.
La solution est placée ensuite dans une cuve de 2 ~ètres carrés de
surface munie d'un robinet de vidange situé à 25 cm de la surface du liquide.
Après un temps de sédimentation de 3 heures, on soutire la
suspension qui est située au dessus du robinet.
Alors que la suspension initiale a une densité de 1,147, la
suspension soutiree a une dens~té comprise entre 1,120 et 1,125. El;e peut
être facilement injectee dans le sol fin tel que celui de l'exemple 1 et le
rend étanche.
A titre de comparaison, il est impossible d'injecter la suspension
initiale, car elle s'autofiltre.
Au contraire, la suspension obtenue selon l'invention s'injecte
très facilement et sous faible pression. Les pores du terrain sont alors
obstrués par la poudre de silice et le sol devient etanche.
EY.emple 3
Pour réaliser une injection d'un mélange en suspension de poudre de
silice et de poudre de carbonate de calcium dans un sol fin, on opère co~me
suit :
On prepare tout d'abord une suspension de poudre de si~ice comme
décrit à l'exemple 2.
Par ailleurs, on place ensuite dans un malaxeur à haute turbulence
300 kg de poudre de marbre broyé (CaCo3) en suspension dans 1000 litres
d'eau.
On a~oute 6 kg de naphtalène agissant comme défloculant et on
iaisse sédimenter pendant environ 3/4 d'heure à 1 heure, puis on soutire les
25 cm de suspension qui sont en dessous du niveau de la surface initi~le.
La granulométrie du carbonate de calcium initla]ement utilisé est
comprise entre 0 et 50 microns et la densité initiale de la suspension est de
1,16 à 1,18.
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s
~ans la suspension obtenue conformément à l'invention, ]2
granulométrie du carbonate de calcium est comprise entre 0 et 20 microns, la
densité est d'environ 1,14 à 1,16.
On mélange les deux suspensions qui ont été obtenues comme indiqué
ci-dessus, par volumes égaux et on injecte ce mélange dans un terrain
constitué par du sable fin dont la granulomètrie est comprise entre O et
0,3 mm.
On obtient de cette manière un sable étanche et résistant.
Dans une variante, les deux suspensions peuvent être in~ectées
successivement dans le sol
Exemple 4
Pour réaliser une suspension de poudre de carbonate de calcium dans
une solution de silice ou de silicate de soude qui est in~ectable dans un sol
fin, on opère co~me suit :
On prépare tout d'abord une suspenslon de carbonate de calcium
comme décrit à 1'exemple 3 ci-dessus, puis on mélange cette suspension avec
une solution de silicate de soude ou de liqueur de silice contenant 10 à 25 ~
en poids de silice Si0~ à raison de un volume de la suspension de carbonate
de calcium pour un 0,5 à 1,5 volume de silicate ou de liqueur de silice.
On injecte le mélange ainsi obtenu dans un sol cor.stitué par des
particules comprises entre O et 0,3 mm et on obcient un sol étanche et
résistant.
Il esc bien evident que les modes de realisation qui ont été
décrits ci-dessus ne préser.tent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront
recevoir toute ~odification désirable sar.s pour cela sortir du cadre de
l'invention
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