Utilisation de polymères superabsorbants dans le béton

Tout au long de la vie du béton, l’eau a une importance centrale :

-C’est un ingrédient essentiel dans le mélange, le séchage et le durcissement du béton;

-Son échange avec les environs provoque un rétrécissement du béton durci, une houle et peut-être une fissure;
-Sa présence dans le béton durci influence la force et le fluage;

-Il joue un rôle central dans la détérioration causée par l’action du gel ou les réactions d’alcali-silice.

De toute évidence, le contrôle de l'eau est important pour le béton. Cet article donne un aperçu de certaines des possibilités offertes par l’utilisation de polymère super absorbant (SAP) pour atteindre ce contrôle. Certaines parties de l’article proviennent d’une publication précédente.

Lorsque sap est exposé à l'eau, ils enflent, et lorsqu'ils sont ensuite soumis au séchage, ils rétrécissent réversiblement. Ces propriétés clés au séchage, ils rétrécissent réversiblement. Les propriétés clés peuvent être utilisées activement par rapport au béton.

Influence sur la force

Un SAP peut assurer un traitement interne de l’eau très efficace, qui est défini comme « l’incorporation d’un agent de séchage servant de réservoir interne d’eau, le libérant graduellement au fur et à mesure que le béton se dessèche ». 7 Le séchage interne de l’eau est utilisé depuis des décennies pour favoriser l’hydratation du ciment et contrôler le rétrécissement du béton

D’un point de vue de force, l’ajout de SAP au béton a deux effets opposés : alors que le SAP génère des vides dans le béton et réduit ainsi la résistance, le traitement interne de l’eau fourni par le SAP améliore le degré d’hydratation et augmente ainsi la résistance. Lequel de ces deux effets est dominant dépend du rapport eau-ciment (w/c), de la maturité du béton et de la quantité d'ajout de SAP. L'effet total semble bien être décrit avec les modèles existants, tels que le concept de gel-espace ratio. En particulier, à un w /c élevé (0,45), l'ajout de SAP a très peu d'effet sur l'hydratation et réduit donc généralement la force compressive. À un faible w/c (<0.45), SAP addition may increase the compressive strength. sap="" addition="" may="" increase="" the="" compressive=""></0.45), SAP addition may increase the compressive strength.>

Réduction du rétrécissement

Le rétrécissement du béton dû à la perte d’eau dans les environs est une cause bien connue de fissuration à la fois dans le plastique et dans l’état durci. Ce type de fissuration peut effectivement être atténué en ralentissant ou en empêchant la perte d’eau. En agissant comme source d'eau, les SAP peuvent potentiellement être utilisés par rapport à cela, mais ces types de rétrécissement sont essentiellement des phénomènes liés à la surface et il peut être difficile de concentrer l'action du SAP vers cette interface. Le rétrécissement automatique est un phénomène étroitement lié au béton de haute performance. Le rétrécissement autogène peut mener à la fissuration et affecter la force, la durabilité, et l’esthétique du béton. Il s’agit d’un défi technologique qui a limité l’utilisation de béton haute performance. Sap ajouté à un mélange de béton pendant le mélange permet le contrôle actif des propriétés géométriques et thermodynamiques de la phase de l’eau. L'eau dans les inclusions SAP formées est essentiellement de l'eau libre, et la taille et la forme des inclusions sont régies par les particules SAP initialement ajoutées. L’entraînement à l’eau peut donc être considéré comme une distribution de phase d’eau conçue.

Antigel

Les PSA peuvent également être utilisés comme moyen d’ingénierie de la structure poreuse des matériaux cimenteux. Pendant l'hydratation du ciment, les particules SAP rétrécissent et laissent des vides remplis de gaz. Ceci peut potentiellement être employé pour l'entraînement contrôlé d'air pour améliorer la résistance de gel du béton. La méthode normalement utilisée pour l'entraînement de l'air est liée à un certain nombre de difficultés technologiques importantes, y compris la coalescence des bulles d'air dans le béton frais, la perte d'air pendant les vibrations ou le pompage, et les problèmes de compatibilité entre mélanges d'air-entraînement et mélanges à haute portée de réduction de l'eau. L’utilisation de PSA offre la possibilité de contrôler activement l’air entraîné dans le béton durci, y compris la teneur totale en air, l’espacement des bulles d’air, et la taille (et même la forme) des cavités individuelles – nous appelons cela l’entraînement de l’air machiné du béton.

Modification de rhéologie

L’ajout de SAP sec pendant le mélange entraîne un changement considérable dans la rhéologie du béton frais si de l’eau supplémentaire n’est pas ajoutée pour compenser l’absorption du SAP. Par exemple, avec l’absorption de l’eau d’environ 15 g/g de SAP sec, l’ajout de seulement 0,4 % de SAP par rapport au poids du ciment entraînera une baisse de 0,06 du w/c libre. Ce changement de w/c fera tripler le stress de rendement et la viscosité plastique augmentera de 25% pour le béton avec un w/c initial de 0,4. En plus de cet effet pur de liaison de l’eau, une nouvelle augmentation du stress de rendement et de la viscosité plastique sera causée par la présence physique des particules SAP gonflées. Si l’effet d’épaississement causé par le SAP n’est pas désiré, il peut être atténué par l’ajout d’admixtures plastifiques. Par exemple, l’effet épaississant associé à l’absorption de l’eau par le SAP peut être particulièrement utile pour le bétonnage par mélange humide, un processus qui peut avoir un certain nombre de difficultés technologiques. Pour permettre le pompage normal des mélanges de béton, une forte affaissement est nécessaire. Toutefois, pour minimiser le rebond et permettre une épaisseur d’accumulation appropriée pendant la concrétisation, un faible affaissement est nécessaire. Dans la pratique, le producteur du béton peut avoir besoin de s’équilibrer sur une lame de couteau et de maintenir l’affaissement à 80 mm (3 po). En plus d’exercer un contrôle précis de l’affaissement du béton frais, il est normalement nécessaire d’ajouter une admixture d’accélération à la buse. Malheureusement, l’admixture d’accélération des ensembles entraîne des réductions marquées de la force compressive à long terme. Le concept d’utiliser des PSA pour ajuster l’affaissement de la crème de shot mix humide a été testé dans la pratique. Sap sec a été ajouté à la buse et son absorption rapide de l’eau a été montré pour créer un changement de viscosité lors du placement, ce qui a permis l’accumulation de couches épaisses sans l’utilisation d’admixtures d’accélération des ensembles. Ce dernier avantage est particulièrement intrigant parce qu’il est très difficile de contrôler l’entraînement de l’air de shotcrete placé. Au fur et à mesure que la crète de tir est placée, des changements majeurs dans la structure du vide aérien se produiront s’il est basé sur un mélange normal entraîné par l’air. Avec les SAP, cependant, il est possible de concevoir avec précision la structure finale air-void, qui ne sera pas affectée par la procédure de pompage et de placement.


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