Ciment

Introduction: Le ciment est une poudre minrale fine, principal composant du bton, auquel il confre un certain nombre de proprits, et notamment sa rsistance. Il sagit dun matriau de construction de haute qualit, conomique, utilis dans les projets de construction du monde entier.

Le ciment portland :(Portland: nom donn par le dtenteur du brevet d'invention du ciment Joseph Aspdin en 1824, pace qu'une fois pris, le ciment a la couleur de la pierre extraite de la presqu'le de Portland sur la manche).Parmi tous les liants minraux, le ciment portland est le liant qui occupe la premire place par sa production et son utilisation.C'est un liant hydraulique qui durcie l'air ou sous l'eau.Il est obtenu en broyant trs finement un mlange fritt (chauff haute T mais sans atteindre le point de fusion; soit environ 1500) de calcaire et d'argile. Ce mlange fritt dont les dimensions de grains vont jusqu' 40mm est appel

Clinker. Les qualits du ciment dpendent en grande partie de la composition du clinker.

Composition du clinker:Etant donn, le clinker est fabriqu base de calcaire et d'argile.Le calcaire est compos principalement de deux oxydes; CaO et CO2 et l'argile de diverses matires contenant essentiellement trois oxydes SiO2, Al2O3 et Fe2O3. Au cours de la cuissonCO2 est limin, il reste alors les quatre oxydes CaO, SiO2, Al2O3 et Fe2O3 qui sont les minraux formant le clinker.La teneur du clinker en oxydes est peu prs:Oxyde de Calcium CaO ...62 68%Dioxyde de Silicium SiO2 ........21 24%Oxyde d'Aluminium (Alumine) Al2O3..4 8%Oxyde de fer Fe2O3 ...2 5%Ces oxydes ne se trouvent pas l'tat libre dans le clinker, mais ils se combinent au cours de la cuisson pour former 4 minraux diffrents, dont les teneurs sont les suivantes:3CaO.SiO2 (Alite)....45 65%2CaO.SiO2 (Blite)..15 35%3CaO. Al2O3 4 14%4CaO. Al2O3.Fe2O3 10 18%Ces minraux sont dsigns d'une faon abrge par C3S, C2S, C2A et C4AF.Lorsque le mlange initial est bien dos (les proportions des diffrents lments sont bien calcules) et soigneusement cuit, le clinker ne doit pas contenir d'oxyde de calcium libre, parce que la chaux surfritte (cuite une T de 1500) s'teint trs lentement en augmentant de volume, ce qui peut provoquer la fissuration du bton durci.

Procd de fabrication:La matire premire destine la fabrication du ciment portland doit contenir de 75 78% de calcaire pur (CaCO3) et de 22 25% de matires argileuses. Les roches qui satisfont les proportions indiques ci-dessus sont rarement rencontres dans la nature. Ainsi pour la production d'un portland, le mlange de base est obtenu partir de calcaire non pur, d'argile et d'autres additifs contenant les diffrents oxydes pour corriger la composition.Le procd technologique de la fabrication comporte les oprations suivantes: production du calcaire et de l'argile, prparation d'un mlange homogne bien dos partir du calcaire, l'argile et des additifs correcteurs, cuisson du mlange pour obtenir le clinker broyage du clinker en une poudre fine avec une petite proportion de gypse.

Il existe deux manires diffrentes pour la prparation du mlange initial; par voie humide ou par voie sche. Dans la premire les composants sont broys et mlangs en prsence de l'eau sous forme d'une boue. Dans la seconde sont broys et mlangs sec.Le temps de prise de la poudre de clinker pure mlange l'eau est trs court (3 5mn), l'ajout de gypse au clinker en phase de broyage permet modifier de ralentir la prise.

Durcissement du ciment portland:Le gchage par l'eau du ciment donne une pte plastique qui prend peu peu et passe l'tat pierreux. Le durcissement du ciment est le rsultat de ractions d'hydratation complexes, qui donne la fin une structure cristalline dure et stable. Les dlais de prise, lorsque le dosage en gypse est convenable, sont environ 45mn pour le dbut de prise et 12 heures pour la fin de prise. Le durcissement continue pendant plusieurs mois suite l'hydratation, ce qui donne une augmentation continue de la rsistance mcanique pendant de longues dures, cependant il est admis que la quasi-totalit de rsistance (60 80%) est atteinte environ 28 jours.

Principaux composants utiliss comme ajouts dans la fabrication des ciments :Le clinker tant le composant principal d'un ciment. Afin de modifier certainescaractristiques d'un ciment, on ajoute d'autres composants tels que:

Le laitier : rsidu minral de la prparation de la fonte dans les hauts fourneaux. C'est la gangue du minerai de fer, isol de la fonte liquide par flottaison cause de la diffrence de densit. Il est compos essentiellement de silicates, d'aluminates et de chaux.Les pouzzolanes : roches naturelles constitues de projections volcaniques.

Les adjuvants : diffrents ajouts faibles proportions (< 5% de la masse du ciment) pour modifier certaines caractristiques du bton. Il existe 3 grandes catgories:- Ceux qui modifient l'ouvrabilit du bton: plastifiants rducteurs d'eau.- Ceux qui modifient la prise et le durcissement: acclrateurs et retardateurs de prise.- Ceux qui modifient d'autres proprits : entraineurs d'airetc.

Classe d'un ciment :Elle est dfinie par la valeur minimale de rsistance la compression (exprime en N/mm2) d'un ciment. Elle est mesure sur une prouvette de mortier de ciment l'ge de 28 jours aprsSa confection. Il existe 3 classes 32,5, 42,5 et 52,5.

Dsignation des ciments :Les ciments sont dsigns selon leur composition et leur classeCPA 32,5 : Ciment Portland Artificiel de classe 32,5 (Clinker 97%, Ajouts 3%)CPJ 42,5 : Ciment Portland Compos de classe 42,5 (Clinker 65%, Ajouts 35%)CHF 42,5: Ciment de Haut Fourneau de classe 42,5 (Laitier de 65 75%)