Ciment - le matériau principal dans l'industrie de la construction. Utilisé avec du sable pour former un mortier ou avec d'autres matériaux inertes tels que la pierre concassée. La qualité du ciment et des produits dérivés dépend des matières premières et des proportions des constituants, notamment en pourcentage d'eau. Le rapport eau /ciment est important pour éviter la détérioration de la résistance et des propriétés mécaniques de la masse.
Les performances technologiques du ciment peuvent être améliorées, notamment grâce à la résistance à l'humidité. En utilisant des additifs, le ciment devient plus fluide, ce qui est particulièrement utile lors de la finition ou du remplissage de coffrages à béton. Si vous devez utiliser du ciment comme adhésif, utilisez des matériaux spéciaux qui le font ressembler à une pâte. L'additif est un type de résine qui, mélangé avec du ciment en petites quantités, le convertit en un matériau complètement différent. Le ciment est un matériau très généreux, bon marché et facile à utiliser.
Définition du ciment de Portland
Le ciment Portland est un type de ciment largement utilisé, utilisé comme base de liaison pour la préparation du mortier.
Il a été inventé en 1824 en Angleterre par le maçon Joseph Aspdin et tire son nom de la similitude et de l'apparence du calcaire de Portland, une île du Dorset (Angleterre).
Le ciment Portland est produit par broyage du clinker avec addition de craie en quantité suffisante pour rationaliser le processus d'hydratation. Avoir une analyse microscopique sur un morceauLe ciment peut détecter la présence de quatre composants principaux, à savoir L alite (silicate tricalcique), la bélite (silicate dicalcique), la célite (aluminate tricalcique) et la brownmillerite (aluminate de ferrite).
La production de ciment Portland se déroule en trois étapes:
- Préparation du mélange brut à partir de matières premières.
- Production de clinker.
- Préparation du ciment.
Les minéraux contenant des oxydes sont utilisés comme matières premières pour la production de matériaux de type Portland:
- calcium CaO (44%)
- silicium SiO 2 (14,5%)
- Aluminium Al2O3 (3,5%)
- fer Fe2O3 (2%)
- Magnésium MgO (1,6%)
L’exploitation minière a lieu dans des mines, souterraines ou en plein air, à proximité immédiate de l’usine, qui ont en général déjà la composition désirée et, dans certains cas, il est nécessaire d’ajouter de l’argile, du calcaire, du minerai de fer, de la bauxite ou des résidus de matériaux de fonderie.
Le mélange est chauffé dans un four cylindrique spécial situé horizontalement avec une légère inclinaison et tournant lentement. La température monte le long du cylindre à environ 1480 ° C.
Le degré de chauffage est déterminé de manière à ce que les minéraux s'agrègent mais ne fondent pas. Dans la partie inférieure, le carbonate de calcium (calcaire) se décompose en oxyde de calcium et en dioxyde de carbone (CO2).
Dans la zone à haute température, l'oxyde de calcium réagit avec les silicates pour former du silicate de calcium (CaSiO3 et Ca2Si2O5), une petite quantité d'aluminate de tricalcium (Ca3Al2O6) et d'aluminate de ferrite (C4AF, résultat de la réaction 4CaO + Al2O3 + Fe2O3).
Le matériau résultant est appeléclinker. Le clinker peut être stocké pendant de nombreuses années avant sa mise en production, à condition d'éviter tout contact avec l'eau.
L’énergie théorique nécessaire à la production de clinker est d’environ 1 700 joules par gramme, la variance est beaucoup plus importante et peut atteindre 3 000 joules par gramme. Cela implique un plus grand besoin en énergie et un rejet important de dioxyde de carbone dans l'atmosphère - des gaz à effet de serre.
La quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est en moyenne égale à 1,05 kg de CO2 pour 1 kg de clinker de ciment Portland.
Pour améliorer les performances du produit fini, environ 2% de gypse ou de sulfate de calcium sont ajoutés au clinker et le mélange est finement broyé. La poudre obtenue est emballée et prête à être utilisée.
Composition de ciment:
- 64% d'oxyde de calcium.
- 21% de silice.
- 6,5% d'alumine.
- 4,5% d'oxyde de fer.
- 1,5% d'oxyde de magnésium.
- 1,6% de sulfate.
- 1% d'autres matières, y compris l'eau.
Le ciment Portland est mélangé à de l'eau, le mélange durcit en quelques heures. Le durcissement initial est dû à la réaction entre l’eau, le gypse et l’aluminate de tricalcium formant la structure cristalline de l’aluminate de calcium hydraté (CAH), de l’ettringite (AFT) et du monosulfate (AFM).
Le durcissement et le développement ultérieurs des forces de tension internes sont obtenus par la lente réaction de l’eau avec trois silicate de calcium pour former du silicate de calcium de structure amorphe appelée hydrate (gel de CSH). Dans les deux cas, les structures enveloppent etlier les granules individuels du matériau présent.
La réaction finale produit du gel de silice (SiO2). Les trois réactions produisent de la chaleur.
En ajoutant des matériaux de béton au ciment (calcaire et chaux), le béton plastique est obtenu avec une installation rapide et une grande aptitude au traitement. Un mortier utilisant un mélange de ciment Portland et de chaux est appelé mortier de chaux. Ce matériau est utilisé pour recouvrir les surfaces extérieures des bâtiments (gypse). Le béton conventionnel est pratiquement indestructible.
Ce qui distingue ces types de ciment
Le ciment Portlandest le type de ciment le plus utiliséd'usage général, utilisé comme ingrédient principal - béton, mortier, plâtre, truelle. Il a été créé sur la base d'autres types de chaux hydraulique en Angleterre au milieu du 19ème siècle. Provient du calcaire.
La poudre est produite en chauffant des matériaux dans un four pour former ce que l'on appelle du clinker, en ajoutant une petite quantité d'autres additifs.
Avantages et inconvénients:
- Le ciment Portland peut provoquer des brûlures chimiques, une irritation et un contact prolongé peut causer le cancer du poumon. Contient des ingrédients nocifs, tels que la silice cristalline et le chrome hexavalent.
- Les problèmes environnementaux sont liés à la forte consommation d'énergie requise pour la mine, à la production et au transport du ciment, à la pollution de l'air par du dioxyde et des particules.
- Low cost et large disponibilitéLe calcaire, le schiste et d'autres matériaux naturels utilisés dans le ciment de Portland en font l'un des matériaux les moins coûteux et les plus largement utilisés dans le monde. Le béton est fabriqué à partir de ciment Portland et est considéré comme un matériau de construction universel.
