Le ciment et ses applications - open.btp.free. ciment et ses applications 4/Les constituants des mortiers et btons 4.1/Les granulats Les granulats pour btons sont des grains minraux

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  • LYCE CANTAU ANGLET

    EDC MATRIAUX

    22/11/06 cours-beton.odt complments de cours, page 1/16

    Bibliographie:fichestechniques:CIMbton,construireaveclesproduitsprfabriqusenbton:colefranaisedubton,CERIB,Fdrationdelindustriedubton.

    LecimentetsesapplicationsTabledesmatires

    1/Fabricationduciment.............................................................................................................................21.1/Extractionetconcassage...............................................................................................................21.2/Prparationdelamatirepremire...............................................................................................21.3/Cuissonducru...............................................................................................................................31.4/Broyageduclinker.........................................................................................................................3

    2/Lutilisationducimentpriseetdurcissement.......................................................................................32.1/Lesrsistancesmcaniques..........................................................................................................4

    3/Lesdiffrentstypesdeciments.............................................................................................................43.1/LescimentsPortland.....................................................................................................................43.2/Lesautresciments.........................................................................................................................4

    4/Lesconstituantsdesmortiersetbtons................................................................................................54.1/Lesgranulats..................................................................................................................................54.2/Lesadjuvants.................................................................................................................................6

    5/Lesmortiers...........................................................................................................................................85.1/Fabricationdesmortiers................................................................................................................85.2/Utilisationdesmortiers...................................................................................................................85.3/Lesscellementsetlescalages......................................................................................................9

    6/Lesbtons..............................................................................................................................................96.1/Compositiondesbtons..............................................................................................................106.2/Btonarm...................................................................................................................................116.3/Lesproduitsprfabriqusenusine..............................................................................................13

  • Le ciment et ses applications

    LecimentetsesapplicationsLecimentsestsurtoutdvelopppartirde1950(7,4Mt)dufaitdelessordubtonetdesbesoinsdelareconstruction.Laproductionaprogressdefaonrgulirejusquen1974,oleniveauleplushautatatteintavec33,5Mt.En2000,elletaitde20Mt.

    1/Fabricationduciment

    Calcaire Ajouts

    Argiles

    Concasseur Prhomognisati on

    Broyeurcru

    Additions Sulfatedecalcium

    Clinker

    Siloclinker

    Amont 1Prparationducru

    Silosd'homognisation

    Etapesdelafabricationduciment

    Broyeurcimentencircuitferm Silosciments Sacs Vrac

    3Elaborationduciment Aval

    2CuissonduClinker

    Four

    Refroidisseur

    Chargementsvracetsacs

    Ensacheuse

    Echangeur amont

    s

    Carrire

    cyclones

    100C

    600C1450C1tour/min

    Leconstituantprincipaldescimentsestleclinker,quiestobtenupartirdelacuissondunmlangeappropridecalcaireetdargile,enproportionmoyenne80%/20%.Lesdiffrentestapesdelafabricationsontlessuivantes.

    1.1/ExtractionetconcassageLesmatirespremiressontextraitesdecarriresgnralementcielouvert.Lesblocsobtenussontrduits,dansdesconcasseurssitusgnralementsurleslieuxmmesdelextraction,enlmentsdunedimensionmaximalede50mm.

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  • Le ciment et ses applications

    1.2/PrparationdelamatirepremireLes grains de calcaire et dargile sont intimement mlangs par broyage ou dlayage, dans desproportionsdfinies,enunmlangetrsfin,lecru.Cettematirepremireestprparesousformedepoudre.Laprhomognisationpermetdatteindreundosageparfaitdesdeuxconstituantsessentielsducimentparsuperpositiondemultiplescouches.A lasortieduhall deprhomognisation, lemlangeest trsfinement broy dansdesbroyeursscheurs,quiliminentlhumiditrsiduelleetpermettentdobtenirunepoudrequiprsentelafinesserequise;cettepoudre,lecru,estunenouvellefoishomogniseparfluidisation.

    1.3/CuissonducruLesinstallationsdecuissoncomportentdeuxparties:

    Unchangeurdechaleurcomportantunesriedequatrecinqcyclonesdanslesquelslapoudredverselapartiesuprieureprogressejusqulentredufour.Elleserchauffeaucontactdesgazchaudssortantdecefour.

    Une dcarbonatation (raction chimique) a lieu. La poudre est ainsi porte une tempraturedenviron800C1000C.

    Unfourhorizontalrotatifcylindriqueentledacier(avecrevtementrfractaireintrieur)de6090mdelong,de45mdediamtre,lgrementinclinettournantde13tours/minute.Lamatirepntrelamontdufourosachveladcarbonatation,etprogressejusqulazonedeclinkerisation(environ1450C).Letempsdeparcoursestdelordrede1heure.

    Sousleffetdelachaleur,lesconstituantsdelargile,principalementcomposedesilicatesdalumineetdoxydesdefer,secombinentlachauxprovenantducalcairepourdonnerdessilicatesetdesaluminatesdecalcium.Toutenamliorantlaqualitdesproduits,lesindustrielsontfortementrduitaucoursdesderniresanneslaconsommationdnergiencessairelacuisson,quiestdeplusenplusapportepardescombustibles de substitution. En outre lindustrie cimentire contribue la protection delenvironnementgrceaurecyclagedeproduitsindustrielsusagsinutilisablespourdautresemplois.

    1.4/BroyageduclinkerA la fin de la cuisson, la matire brusquement refroidie seprsente sous formede granules quiconstituentleclinker.Celuicifinementbroyavecdugypse(

  • Le ciment et ses applications

    artificiellequivoluedansletempsetenfonctiondesconditionsextrieures.Avantdatteindresonstadefinal,lvolutionducimentpassepartroisphasessuccessives.

    PhasedormanteLaptedecimentciment+eauresteenapparenceinchangependantuncertaintemps(dequelques minutes plusieurs heures suivant la nature du ciment). En fait, ds le malaxage, lespremiresractionsseproduisentsanstrevisibleslilnu.

    DbutetfindepriseAprsunedeuxheurespourlaplupartdesciments,onobserveuneaugmentationbrusquedelaviscosit:cestledbutdeprise,quiestaccompagndundgagementdechaleur.Lafindeprisecorrespondaumomentolaptecessedtredformableetsetransformeenunmatriaurigide.

    DurcissementOnalhabitudedeconsidrerledurcissementcommelapriodequisuitlapriseetpendantlaquellelhydratationducimentsepoursuit.Larsistancemcaniquecontinuecrotretrslongtemps,maislarsistance28joursestlavaleurconventionnelle.Lecimentestunlianthydraulique,cestdirequilfaitprisemmesousleau.

    2.1/LesrsistancesmcaniquesMesures sur prouvettes de mortier normal (suivant une norme), elles caractrisent de faonconventionnelle la rsistance du ciment dfinie par sa valeur nominale. Cette valeur est la limiteinfrieuredersistanceencompression28jours.

    3/Lesdiffrentstypesdeciments

    3.1/LescimentsPortland

    3.1.1/LecimentPortland:CEMIIlcontientaumoins95%declinkeretauplus5%deconstituantssecondaires.

    3.1.2/LecimentPortlandcompos:CEMII/AouBIlcontientaumoins65%declinkeretauplus35%dautresconstituants:laitierdehautfourneau,fume de silice (limite 10 %), pouzzolane naturelle, cendres volantes, calcaires, constituantssecondaires.

    3.1.3/Lecimentdehautfourneau:CEMIIIIlcontiententre36et95%delaitieret564%declinker.

    3.1.4/Lecimentaulaitieretauxcendres:CEMV/AouBIlcontientde2064%declinker,de1850%decendresvolantesetde1850%delaitier.

    3.2/Lesautresciments

    3.2.1/Cimentpromptnaturel(CNP)NFP15314Lecimentpromptnaturelestunproduit,priserapide,etrsistanceslevestrscourtterme.La

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    rsistancedumortier1/1(unepartiedecimentpourunepartiedesableenpoids)1heureestde6MPa.Ledbutdeprisecommenceenviron2mn,sachvepratiquement4mn.Lecimentpromptnaturelsutiliseenmortier avecundosagegnralement dedeuxvolumesdecimentpourunvolumedesable, et ventuellement en bton. Dans les cas durgence ncessitant une prise immdiate(aveuglementsdevoiesdeau),ilestpossibledelemployerenptepure.Parmilesnombreuxemplois,onpeutciter:

    scellements; enduitsdefaade(enmlangeauxchauxnaturelles),btonsprojets,moulages; colmatageettravauxlamer;

    Quelquesprcautionssontprendrelorsquonemploieducimentpromptnaturel:nepasrebattreunmortieroulisserunenduitpournepascasserlaprise;viterparticulirementlexcsdeau.

    3.2.2/Cimentalumineuxfondu(CA)NFP15315Lecimentalumineuxfonduestparticulirementadaptauxdomainessuivants:

    travauxncessitantlobtention,dansundlaitrscourt,dersistancesmcaniquesleves(poutresetlinteauxpourlebtiment,solsindustriels);

    ouvragesenmilieuxagricoles,canalisations,assainissement; fours,chemines(btonsrfractaires); travauxderparation; scellements (enmlange avec duciment Portland pour la prparation demortiers prise

    rglable).

    3.2.3/Cimentmaonner(CM)NFP15307Cesciments,dontlesrsistancessontvolontairement limitesparrapport auxcimentsclassiques,conviennentbienpourlaconfectiondesmortiersutilissdanslestravauxdebtiment(maonnerie,enduits,cr