Construire, agrandir une maison, couler une dalle, refaire un enduit, monter un barbecue,… autant de travaux qui mettent en œuvre LE PRODUIT incontournable du bâtiment : le ciment.
Plus que centenaire, ce liant hydraulique bénéficie d’améliorations constantes pour des applications plus faciles, plus performantes et moins fatigantes.
Un béton ou un mortier est un mélange de liant, de granulats et d’eau.
Les principaux liants sont le ciment et la chaux. Comme ils durcissent en présence d’eau, ils prennent l’appellation de liant hydraulique. Certaines chaux dites aériennes durcissent conjointement grâce à l’eau et surtout à l’air. Ici, il ne sera question que des ciments, la chaux hydraulique et aérienne sera traitée dans un futur dossier.
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Un peu d’histoire
Les Romains furent les premiers sans doute à fabriquer des liants hydrauliques susceptibles de durcir au contact de l’eau.
Pour cela, ils mélangeaient de la chaux et des cendres volcaniques de la région de Pouzzoles, d’où l’appellation bien connue de « pouzzolaniques » pour certains matériaux qui permettent de fixer la chaux en présence d’eau.
Restée longtemps ignorée, cette réaction fut expliquée par Louis Vicat, en 1817, qui établit la théorie sur l’hydraulicité de ce mélange. Ses travaux donnent les proportions précises de calcaire et de silice nécessaires pour réaliser le mélange qui, après cuisson et broyage, sera un liant hydraulique artificiel : le ciment. En 1824, Aspdin, un Ecossais, donnait le nom de Portland au ciment qu’il fabriquait et atteignait la dureté de la pierre de la région.
La première usine de ciment a été créée par Dumont et Demarle, en 1846, à Boulogne-sur-Mer. Depuis, l’industrie cimentière s’est considérablement développée avec des fabrications sans cesse améliorées. En 1870, il fallait 40 heures pour produire une tonne de clinker, constituant de base du ciment. Aujourd’hui, il faut trois minutes.
Une fabrication en plusieurs étapes
Le constituant principal des ciments est le clinker, qui est obtenu à partir de la cuisson d’un amalgame de deux matières premières, du calcaire et de l’argile, mélangées dans des proportions de 80 % et 20 %.
Extraits de carrière, les blocs de calcaire et d’argile sont concassés en gros grains, puis mélangés intimement, par superposition de multiples couches et par broyage (ou délayage), pour donner un mélange, aussi fin que de la farine, appelé le « cru ».
Préchauffé, puis cuit à 1500° C environ, le « cru » se décarbonate. Sous l’effet de la chaleur, les constituants de l’argile (silicates d’alumine et oxydes de fer principalement) se combinent à la chaux provenant du calcaire pour donner des silicates et des aluminates de calcium. A la fin de cuisson, la matière refroidie brusquement prend l’appellation de clinker.
Celui-ci est finement broyé avec du gypse (3 à 5 %) pour réguler la prise. On obtient ainsi le ciment « Portland ». Les autres catégories de ciment sont obtenues en mélangeant d’autres matériaux (pouzzolane, cendres volantes, calcaire, etc.).
Des ciments selon les usages
Depuis le 1er avril 2001, les ciments sont soumis au marquage CE et à la norme européenne EN 197-1 (NF EN 197-1 en France) qui a harmonisé les appellations entre pays. Cette norme subdivise les ciments en 5 types selon leur composition et la proportion des constituants autres que le clinker qui entrent dans leur fabrication.
Le ciment Portland CEM I contient au moins 95 % de clinker et au plus 5 % de constituants secondaires.
Domaines d’utilisation : tous travaux en béton armé ou précontraint.
Le ciment Portland composé CEM II A ou B contient 65 % de clinker minimum et 6 à 20 % (A) ou 21 à 35 % maximum (B) d’autres constituants. Domaines d’utilisation : tous travaux de maçonnerie et de bétonnage (dalle, fondations,…).
Le ciment de haut fourneau CEM III A, B ou C contient entre 5 à 64 % de clinker et donc de 6 à 65 % d’autres constituants (C = 36 à 65 %). Domaines d’utilisation : travaux hydrauliques, souterrains, fondations, injection,… Le ciment pouzzolanique CEM IV A ou B contient 45 à 89 % de clinker. Domaines d’utilisation : idem ci-dessus.
Le ciment au laitier et aux cendres CEM V A ou B contient 20 à 64 % de clinker, 18 à 50 % de cendres volantes ou de laitier. Domaines d’utilisation : idem ci-dessus.
Les autres constituants sont définis par une ou plusieurs lettres : D = fumée de silice ; L ou LL = calcaire ; P = pouzzolane naturelle ; Q = pouzzolane naturelle calcinée ; S = laitier de haut fourneau ; T = schiste calciné ; V = cendre volante siliceuse ; W = cendre volante calcique.
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