LCR / LCH MOUSSES MINERALES

Mission proposée

PROJET : Thermédia 0,06, mousses minérales
Sujet : Formulation de tensioactifs, co-tensioactifs et de polymères filmogène pour la création de mousses minérales stables
PROBLEMATIQUE :
La technologie utilisée par Lafarge pour la fabrication de bétons moussés consiste à mélanger une mousse aqueuse à un slurry de ciment et de fines particules minérales. L’utilisation des agents moussants pour la création de la mousse aqueuse est donc incontournable. La qualité actuelle de la mousse aqueuse n’est pas suffisante pour nos applications surtout pour les bétons très légers. En effet, la mousse aqueuse n’est pas assez stable quand elle est mélangée (par mélangeur statique) au slurry de ciment.
Les travaux réalisés au cours de l’alternance 2013-2014 ont permis d’évaluer et de choisir les tensioactifs purs (anioniques, amphotères) comme agents moussants. Ces molécules organiques ont des interactions plus au moins fortes avec les ions (surtout les cations) dans la phase liquide mais aussi avec les particules solides (fillers calcaires, ciments) par chimisorption ou physisorption. Ces interactions conditionnent les propriétés de la mousse. Un classement des agents individuels selon leurs propriétés a été établi.
Cependant, un tensioactif seul ne permet pas d’obtenir une bonne mousse de ciment à cause de la complexité du milieu cimentaire (ionique et hétérogène).

OBJECTIFS de l’alternance 2014-2015 :
 Identifier les meilleures associations d’agents moussants et de co-tensioactifs pour la création d’une bonne mousse aqueuse (densité contrôlable, stabilité dans le milieu cimentaire),
 Identifier des additifs polymériques pour améliorer encore la stabilité vis-à-vis du cisaillement subit lors du malaxage avec le slurry de ciment.

DESCRIPTIF DU POSTE :
1ère partie : Identifier les meilleures associations d’agents moussants et co-tensioactifs
Les agents moussants principaux sont à base d’alkyls sulfates, d’éthers alkyl sulfates et d’alkyls sulfonates. Ils seront associés aux co-tensioactifs à base de tensioactifs non ioniques ou amphotères à différentes proportions. Les tensioactifs combinés seront évalués par :
 Des mesures d’adsorption sur fillers calcaire et sur ciment, à l’aide du NOT-mètre, d’analyses ICP,…
 La qualité de la mousse aqueuse (densité, stabilité) : préparation de la mousse aqueuse par le mousseur à « lit de billes » ; caractérisation de la mousse aqueuse par les mesures de densité, stabilité, taille moyenne des bulles (Turbiscan).
 La qualité de la mousse de ciment (densité, stabilité, temps de prise du ciment) : préparation de la mousse de ciment par mélange de la mousse aqueuse au slurry du ciment.
2ème Partie : Identifier des polymères filmogènes, viscosants ou rétenteurs d’eau pour améliorer la stabilité de la mousse aqueuse.
Les polymères sont à base de PVOH, PVOH modifiés, polyacrylates, dérivés de cellulose, protéines…
Ces polymères seront associés aux meilleurs mélanges de tensioactifs pour :
 Améliorer la stabilité des bulles vis-à-vis du cisaillement,
 En second degré : Modifier la microstructure du font des bulles ; modifier la connexion des bulles (ouvertes, fermées)
 Les travaux expérimentaux à réaliser : idem 1ère partie.