Définitions
- mélange de nanopolymères – un mélange à base de polymères contenant des ingrédients nanométriques.
- Polymère – Une molécule longue ou plus grande constituée d'une chaîne ou d'un réseau de nombreuses unités répétitives, formées par la liaison chimique de nombreuses petites molécules identiques ou similaires appelées monomères. polymère Elle se forme par polymérisation, c'est-à-dire l'assemblage de nombreuses molécules monomères.
- nanoparticules – Nanoparticules Les (NP) sont une vaste classe de matériaux qui comprennent des substances particulaires, dont au moins une dimension est inférieure à 100 nm.
- nanofibres – Nanofibres ce sont des fibres dont le diamètre se situe dans la gamme nanométrique (généralement entre 1 nm et 1 μm).
- Nanopolymère – Nanopolymère est un matériau polymère ou copolymère contenant des nanoparticules dispersées.
- Adjuvant (ciment) - Un mélange est un matériau autre que l'eau, les granulats, les matériaux cimentaires et le renforcement par fibres, utilisé comme ingrédient d'un mélange cimentaire pour modifier ses propriétés à l'état frais, en prise ou durci, et qui est ajouté au lot avant ou pendant son mélange.
Latex
Le latex (émulsion) de caoutchouc styrène-butadiène (SBR) est souvent utilisé dans les systèmes d'étanchéité de sous-structures à base de ciment. Le SBR améliore l'adhérence, réduit le risque de retrait et apporte de la flexibilité.
Les adjuvants à base de latex pour mortiers et bétons ont fait l'objet de premières recherches dans les années 1930, sont devenus populaires dans les années 1960 et sont encore utilisés aujourd'hui.
Cellulose
L’utilisation de fibres est une approche bien établie pour améliorer les composites cimentés. Les fibres de cellulose contribuent à :
- supprimer et stabiliser les fissures
- améliorer la résistance à la compression et à la flexion
- améliorer les propriétés de résistance aux chocs et à la rupture.
Les fibres de cellulose transformées offrent un équilibre optimal entre leurs caractéristiques mécaniques, physiques et de durabilité lorsqu'elles sont incorporées dans une matrice cimentaire. L'amélioration des propriétés de renforcement des fibres de cellulose transformées peut être attribuée à… caractéristiques de suppression et de stabilisation des fissures. La forte densité de fibres, la grande surface spécifique et le module d'élasticité élevé des fibres de cellulose transformées sont idéaux pour un renforcement efficace. Comme l'indiquent les données, ces fibres présentent un potentiel certain pour… améliorer la résistance à la compression et à la flexion des mélanges de béton. Les mélanges de béton à résistance normale et à haute résistance contenant des fibres en contiennent également. propriétés de résistance aux chocs et à la rupture considérablement améliorées. Les fibres de cellulose sont utilisées depuis longtemps dans le secteur du bâtiment. Il est grand temps que le secteur des infrastructures de transport, et notamment celui du pavage, commence à profiter des propriétés avantageuses de ces fibres de cellulose transformées.
N. Buch, O. Rehman et JE Hiller, “ Impact des fibres de cellulose transformées sur les propriétés du béton de ciment Portland ”, Transportation Research Record Journal of the Transportation Research Board, pp. 72-80, 1999. https://doi.org/10.3141/1668-11
Les fibres peuvent être incorporées au mélange avec les granulats et le ciment. Dans le cas du Renolith, la nanocellulose fait partie de la dispersion. Appliquée à l'échelle nanométrique, la cellulose confère des propriétés intéressantes supplémentaires, telles que la résistance au gel et aux sels minéraux.
Nanocellulose, La cellulose nanocristalline, matériau de dimensions nanométriques, se caractérise par une résistance à la traction élevée, un module d'élasticité élevé, un faible coefficient de dilatation thermique et une densité relativement faible, ainsi que par une excellente conductivité électrique. Cet article présente les résultats d'une étude sur des mortiers de ciment additionnés de cellulose nanocristalline, selon trois proportions différentes (0,5%, 1,0% et 1,5%) en poids de ciment. Les propriétés physiques et mécaniques, la résistance au gel et à la corrosion saline, ainsi que la microstructure (observation au MEB) sont analysées. L'augmentation de la proportion d'adjuvant réduit la perte de masse lors des tests de résistance au gel et de cristallisation saline. Ces études ont démontré que l'ajout de cellulose nanocristalline améliore les propriétés du mortier. améliore la résistance à la compression et à la flexion par 27,6% et 10,9%, respectivement. Après 50 cycles de gel-dégel (G-D) pour les mortiers contenant 1,5% d'ajout de nanocellulose, un amélioration de la résistance au gel L'observation de 98% a suivi. Les tests de cristallisation du sulfate ont indiqué une diminution de 35 fois. en perte de poids suite à l'ajout de nanopolymère 1,5% au mortier.
D. Barnat-Hunek, M. Grzegorczyk-Franczak, M. Szymanska-Chargot et G. Łagód, “ Effet des nanocristaux de cellulose écologiques sur les propriétés physiques des mortiers de ciment ”, Polymers, vol. 11, n° 2088, pp. 1-20, 2019. https://doi.org/10.3390/polym11122088
Nanoparticules en général
Les nanoparticules améliorent la quantité et l'efficacité des liaisons cimentaires.
Les nanoparticules sont des additifs très efficaces. pour la modification des produits cimentiers, même à de faibles concentrations (≤1%). Ces modifications ont été attribuées à la réactivité unique des nanoparticules, liée à leur petite taille et à leur grande surface spécifique. De manière générale, ces effets sont attribués à trois mécanismes :
- augmentation des sites de nucléation due à les nanoparticules’ grande surface qui facilite la formation d'hydrates de silicate de calcium (CSH) ;
- formation de CSH par réaction pouzzolanique de certaines nanoparticules contenant de la silice ; et
- densification de matériaux cimentaires par l'effet de remplissage.
Reches, “ Les nanoparticules comme additifs pour béton : revue et perspectives ”,” Matériaux de construction et de bâtiment, vol. 175, pp. 483-495, 2018. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.04.214
Toutes les nanoparticules ne se valent pas.
Renolith contient de la nanosilice non agglomérante à très grande surface spécifique. Cette nanosilice est extrêmement performante dans les matériaux cimentés et a permis d'autres avancées technologiques majeures, telles que : béton nano-ingénierisé à haute résistance et l'utilisation de sables désertiques fins comme granulats dans le béton.
De nombreux adjuvants pour béton disponibles sur le marché et utilisant des ‘ nanoparticules ’ sont fabriqués à partir de poussière de silice ; des particules sphériques de dioxyde de silicium amorphe d'un diamètre inférieur à 1 µm (1 000 nm) et d'une surface spécifique de 15 à 35 m².2/g.
Nanosilice utilisée dans Mélange Renolith 2.0™ sont fabriquées directement à partir de sable de quartz (SiO2) en utilisant un procédé de concassage personnalisé, permettant d'obtenir un surface spécifique supérieure à 300 m2/g. Une dispersion de polymère stable à l'hydrolyse sert de substance porteuse pour stabiliser les nanoparticules de silicate., éviter toute agglomération.
La farine de quartz dispersée dans l'eau précipite complètement en quelques minutes. En revanche, la nanosilice Renolith est auto-stabilisante et reste dispersée pendant des années grâce à sa grande surface spécifique et à un procédé de fabrication particulier, qui évite l'agglomération observée avec d'autres matériaux nanométriques pulvérulents. Les nanoparticules agglomérées nécessitent des forces de cisaillement importantes pour être à nouveau dispersées. Une dispersion insuffisante entraîne une réduction significative de la surface active.
Nanoparticules dans la réaction d'hydratation du ciment
Réaction d'hydratation du ciment au microscope
Les images de gauche montrent le matériau durci avec uniquement du ciment.
Les images de droite nous permettent de constater l'impact du Renolith sur la microstructure.
- Les produits d'hydratation du ciment sont plus nombreux et mieux formés.
- Les espaces entre les grains de sol sont comblés, ce qui réduit la perméabilité et limite la transmission de substances nocives telles que les sulfates et les chlorures.
- Le matériau composite présente des propriétés mécaniques améliorées telles que la résistance à la compression, la résistance à la traction et le module d'élasticité.
- La sensibilité à la fissuration est fortement réduite.
Résumé
Nous définissons l‘’ adjuvant nanopolymère » comme un adjuvant à base de polymères pour liants cimentaires contenant des matériaux nanométriques. L’adjuvant nanopolymère Renolith 2.0 est une dispersion de polymère latex contenant de la cellulose et du dioxyde de silicium à l’échelle nanométrique. Les effets individuels de ces ingrédients dans les composites cimentaires sont bien documentés dans la littérature technique ; en résumé :
Latex
- Force d'adhérence améliorée
- réduit le rétrécissement
- ajoute de la flexibilité
Cellulose/Nanocellulose
- supprimer et stabiliser les fissures
- améliorer la résistance à la compression et à la flexion
- améliorer les propriétés de résistance aux chocs et à la rupture
- résistance au gel
- Résistance au sel
Nanoparticules
- augmentation des sites de nucléation
- Formation améliorée de CSH par réaction pouzzolanique
- densification par effet de remplissage
Plus d'articles
-
Infrastructures routières durables : Utilisation de matériaux recyclés dans la construction des routes
-
Trouver la clé d'une exploitation minière durable : le rôle de la stabilisation des sols
-
Conception des routes de transport minier : précision, performance et praticité sur le terrain
-
Que se passe-t-il lorsque les routes de transport sont ignorées ?
-
Pourquoi les nids-de-poule sont un signe d'infrastructures défaillantes