)))))EB Ezzerouali

8/17/2019 )))))EB Ezzerouali

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Promotion 2013 Année scolaire 2011-2012

ECOLE DES MINES DE DOUAI

EZZEROUALI Youssef

OUTKHOUYA Mouhand

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

Encadré par :

Georges AOUAD

« Mise en œuvre d'un ciment vert:Challenges techniques et aspect normatif »

« Implementation of green cement:Normative and technical challenges »


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Sommaire

Sommaire…………………………………………………………………………………..2

Remerciement……………………………………………………………………………..4

Résumé…..………………………………………………………………………………...5

Abstract…..………………………………………………………………………………...6

Introduction………………………..……………………………………………………….7

Chapitre 1 : Challenges techniques

I : Procédés de fabrication de ciment et son impact sur l’environnement ………....9

1. Matières premières naturelles ……………………………………………….....9 2. Matières premières extraites des déchets………………………………...…. 93. Formation de cru………………………………………………………………...104. Clinkérisation et broyage ……………………………………………………....105. Obtention de ciment …………………………………………………………….12

II: Ciment vert : Ciment sulfo-alumineux..…………………………………………....13

1. Les ciment sulfo-alumineux………..……………………………………………….13

a. Présentation……………………………………………………………………..13b. Les différents types de ciments sulfo-alumineux……………………………13

2. Fabrication et impact environnemental des ciments sulfo-alumineux…..........14

2.1 Matières premières………………………………………………………...…14 2.2 Clinkéarisation et apes d’hydratation de ciments sulfona-alumineux......142.3 Propriétés du ciment sulfona-alumineux…………………………………...15

2.4 Réduction d’énergie et impact environnemental…………………………..16

Chapitre 2 : Aspect normatif

I. Généralité ……………………………………………………………………………18

1. Introduction …………………………………………………………………....182. Comité Européen de normalisation …………….…………………………..183. Types de ciments …………….……………………………………...............19

II. Les compositions de ciment ……………………………………………………...19


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1. Constitutions principaux…………….……………………………………….192. Constitutions secondaires……………………………………………………203. Sulfate de calcium………………………………………………...................214. Les additif s…………………………………………………………………….21

5. Récapitulatif des compositions des ciments courants……………...........226. Composition des ciments courants résistants aux sulfates : SR………..24

III. Exigences mécaniques………………………………………………………......25

IV. Exigences physiques…………………………………………………………….26

1. Temps de prise de ciment…………………………………………………..262. Chaleur du ciment……………………………………………………………28

V. Exigences chimiques…………………………………………………………….29

1. Perte au feu………………………………………………………………….302. Teneur en sulfate SO3……………………………………………………...313. Teneur en chlorure Cl

-. ………………………………………………........314. Alcalis réactifs……………………………………………………………....315. Pouzzolanicité……………………………………………………...............31

VI. Préparer un échantillon pour essai……………………………………..........32

VII. Détermination de la finesse du ciment………………………………….......32

1. Méthode par Tamisage….....................................................................322. Méthode Blaine……………………………………………........................333. Tamisage à jet d’air…………………………………………………………36

VIII. Détermination des résistances mécaniques………………………............34

1. Condition du laboratoire d’essai…………….........................................342. Equipement utilisés………………………………………….....................353. Les constituants du mortier d’un ciment…………………………...........37

Conclusion……………………………………………………….………………….38

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ………………………………………….39


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Remerciement

Nous tenons à remercier toutes les personnes avec lesquelles nous avons pu

travailler et qui ont facilité ainsi la réalisation de cette étude bibliographique.

Nous remercions tout particulièrement Monsieur Georges Aouad parrain de notreétude bibliographique ainsi que Mme Cecile FORT et Mr Jean-loup CORDONNIERpour leur soutien.


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Résumé

Actuellement, le ciment Portland est considéré comme la référence en matière de

ciment. En effet, il est massivement très utilisé dans le domaine du génie civil et dansles différents ouvrages. Sa synthèse nécessite de grandes quantités d’énergie etdégage beaucoup de CO2. Ceci, se fait en consommant une quantité considérablede matières premières non renouvelables.

Nous intéressons dans la présente étude à révéler les différentes étapes defabrication d’un type de ciment et son impact sur l’environnement en étant comme unciment témoin, le ciment portland a été pris comme exemple. En effet, notre but estde comparer ses caractéristiques à celles d’un ciment « Vert », un cimentécologique. Le ciment sulfo-alumineux, considéré comme un ciment vert, se

synthétise à une température moins importante et ne dégage pas autant de CO2 quele ciment portland. Aussi, un aspect normatif sera abordé dans cette étude tout encitant les différentes exigences qu’un ciment doit satisfaire pour se commercialiser.

Mots clés :

Ciment portland Normes ciments

Ciment vert Environnement

Suflo-alumineux Clinker


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Abstract

Currently, Portland cement is considered the reference for cement. Indeed, it is very

heavily used in the field of civil engineering and in various constructions. Its synthesisrequires large amounts of energy and emits lots of CO2. he consumes aconsiderable amount of non-renewable raw materials.

We are interested in this study to reveal the different stages of making a type ofcement and its environmental impact by being control cement, Portland cement wasused as an example. Our aim is to compare its characteristics with those of "Green",cement, ecological cement. Cement sulfo-aluminate, considered green cement, issynthesized at a temperature lower and does not release as much CO2 as Portlandcement. Thus, a normative aspect will be addressed in this study while citing the

various requirements that must meet the cement market.

Keywords:

Portland cement Standards cements

Green cement Environment

Sulfoaluminate Clinker


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Introduction

Le ciment Portland est obtenu par cuisson à 1450°C d'un mélange de calcaire etd'argile, broyé en poudre très fine. Ce processus est appelé la clinkérisation,

consomme seul environ 60% de l'énergie totale nécessaire à la production deciment, qui s'élève à 4,5 GJ / tonne de ciment synthétisé. Dans le four, la réaction dedécarbonatation du calcaire (CaCO3 →CaO + CO2) dégage une quantité énorme dedioxyde de carbone, ce qui explique en partie pourquoi l'industrie cimentière participeà près de 5% des émissions mondiales de CO2 (environ 1.53 gigatonnes en 2010).

Dans le contexte actuel de développement durable, la protection de l’environnementest devenue l’une des préoccupations majeures de la société. Ceci est traduitclairement par le protocole de Kyoto qui imposait en 2008 une réduction de 5,2 %

des émissions de gaz à effet de serre par rapport à 1990.Le développement des ciments verts est donc un véritable défi des industriels quidéploient de grands efforts et lancent de nombreuses recherches afin d'enrichir leursgammes de nouveaux ciments. Ces ciments devront respecter les normesappliquées aux ciments actuels, avoir des caractéristiques similaires et à celle desciments actuels et ayant moindre d’impact sur l’environnement.


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Chapitre 1

« Challenges techniques »


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I. Procédé de fabrication du ciment et son impact sur l’environnement

Notation cimentaire

C A Š S F H Č CaO AL2O3 SO3 SiO2 Fe2O3 H2O CO2

1. Matières p rem ières natu rel les

La fabrication d’un ciment nécessite un mélange homogène de la chaux, de silice,d’alumines et de fer. En pratique et pour des raisons économiques, les industriescimentières tournent vers des carrières à ciel ouvert et faciles à exploiter. Cesdernières doivent être riches en calcaire et en argile.

Le calcaire fournit le carbonate de calcium (CaCO3) alors que L’argile fournitprincipalement l’oxyde de silicium(SiO2), l’oxyde d’aluminium (Al2O3) et l’oxyde de fer (Fe2O3). Aussi, les carrières peuvent contenir d’autres éléments entre autre l’oxydede magnésium (MgO), les sulfates et chlorures alcalins. Les alcalis K2O, Na2O et lesoufre présentent sous plusieurs formes. Pour déterminer les proportions de tous ceséléments, des échantillons sont prises pendant l’extraction .des corrections de

composition peuvent être effectuées selon les pourcentages des éléments obtenusdans le mélange. L’extraction, le transport et la rareté de ces matières premièresrendent cette étape de fabrication demandeuse en énergie. C’est qui implique lanécessité de chercher d’autres sources moins onéreuse ayant moins d’impact surl’environnement. [4]

2. Mat ières prem ières ex tr ait es des déchets

Pour des raisons environnementales les chercheurs pensent à substituer lesmatières premières naturelles par des matériaux issus des déchets riches en oxydede calcium (CaO) plutôt en carbonate de calcium (CaCO3).

On cite, à titre indicatif, les cendres volantes et le laitier réduisent l’émission de CO2 provenant de la fabrication du ciment .Les chercheurs ont prouvé, aussi, que le ferde laitier et de l’acier peuvent être utilisés comme matière première pour lafabrication de ciment portland.

D'autres recherches ont montré que des ciments spéciaux peuvent être synthétisés àpartir de déchets des matériaux tels que la boue rouge (à partir de l'aluminium,l'oxyde de silicium contenant principalement, l'oxyde d'aluminium, et l'oxyde de fer).[8]


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3. Format ion du cru

La formation de cru se fait dans un four fréquemment rotatif incliné par l’une desvoies ; humide, semi sèche ou sèche.

La voie humide est la plus ancienne, elle demande plus d’énergie mais plus simpleque les autres voies. Elle consiste à mettre les matériaux assez liquides dans un fourrotatif et à la sortie de four le matériau devient sec grâce au brassage continu de lapâte.

La voie semi-sèche : dans ce procédé le cru introduit dans le four sous forme de petitgrain ; humidifier dans de grandes «assiettes» rotatives inclinées.

La voie semi-sèche consiste à introduire dans le four des matières premières sousforme des petits grains humides dans de grandes «assiettes» rotatives inclinées.

La voie sèche est la voie la plus usuelle. Après avoir été broyés, les matériaux sontintroduits directement dans le four sous forme de la poudre, après un préchauffagedans une tour à échangeurs thermiques.

La voie sèche est la voie la plus usuelle. Après le broyage, les matériaux sontintroduits directement dans le four sous forme de poudre. Un préchauffage dans untour à échangeurs thermiques constitue une phase préliminaire avant la cuisson.

L’objectif est d’obtenir un mélange homogène d’argile et de calcaire (cru) dont le

diamètre est inférieur à 200 µm. Des compositions chimiques de cru sont entre77 à83 % de carbonate de calcium (CaCO3, 13 à 14% de Silice (SiO2), 2 à 4% d’ Alumine(Al2O3). En plus de 1,5 à 3 % d’Oxyde de fer (Fe2O3) qui est responsable de lacouleur grise du ciment portland. [1] [4]

4. Cli nkéris atio n et b ro yag e

La cuisson est une opération très consommatrice d'énergie. Elle se fait à unetempérature au voisinage de 1450 C°. Elle permet aux constituants de l’argile(silicates d'alumine et d'oxyde de fer) de se combiner avec la chaux existant dans le

calcaire pour donner des silicates et aluminates de chaux. Au cours de la cuisson,les réactions chimiques suivantes se produisent

1220 °c

2 CaO + SiO2 - -> 2 CaO,SiO2 C2S : Bélite

1220 °c

3 CaO + SiO2 - -> 3 CaO,SiO C3S :Alite

1450 °c4


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3 CaO + Al2O3 - -> 3 CaO, Al2O3 C3 A:Célite

1450 °c4

CaO + Al2O3+Fe2O3 - -> 4 CaO,Al2O3,Fe2O3 C4 AF : Célite

Le refroidissement de mélange, souvent par un refroidisseur à grille de la matière,nécessite une énergie importante. Le clinker est obtenu sous forme des granulatsdont le pourcentage d’alite est majoritaire. Le tableau ci-après récapitule lesdifférents constituants de clinker : [1] [4]

Nom Formule Minimum Maximum

Alite (silicate tricalcique) Ca3SiO5 45.0 % 79.7 %Bélite (silicate bicalcique) Ca2SiO4 5.7 % 29.8 %

Aluminate tricalcique Ca3 Al2O6 1.1 % 14.9 %

Aluminoferrite tétra-calcique Ca4 Al2Fe2O10 2.0 % 16.5 %

Chaux libre CaO 0.6 % 2.8 %

Tableau 1 : La composition minéralogique du clinker [1]


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Figure 1 : « Aspect du clinker après refroidissement » [1]

5. Obtent ion du cim ent

Pour obtenir le ciment pur, il faut broyer finement le clinker et le gypse, dans le but

est d’assurer une bonne homogénéisation. Le gypse sert à régulariser la prise et saproportion ne doit pas être supérieure à 5 %.

Des constituants secondaires sont également à additionner pour obtenir d’autresciment composés, comme laitier de hauts fourneaux, des cendres volantes desschistes calcinés, du calcaire, des fumées de silice ou encore des fillers qui sont desmatériaux pouzzolaniques. [2]

Figure 2 : «fabrication du ciment » [2]


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II. Ciment vert : Ciment sulfo-alumineux

1. Les ciments sulfo-alumineux

1.1 Présentation

Les ciments sulfo-alumineux sont des liants hydrauliques relativement récents. Ilssont, ainsi, moins connus que les ciments Portland, mais ont des potentialités, tout àfait, intéressantes.

La consommation d’une grande quantité de matières premières non renouvelables,l’émission des tonnes de CO2 dans l’atmosphère ont mené des industriels à chercherd’autres solutions, à la fois, économiques et écologiques. Ces facteurs ont contribuéau développement d’un ciment vert ayant des propriétés similaires au cimentportland.

Les ciments sulfo-alumineux sont très nombreux, se composent essentiellement declinker sulfo-alumineux et de sulfate de calcium, hydraté (gypse), ou anhydrite. [5]

1.2 Les différentes types de ciments sulfo-alumineux

Le ciment sulfo-alumineux alitique Il se marque par l’absence de bélite (C2S), la présence de ye'elimite(C4 A3Š) etd’alite (C3S). En termes de durabilité, il est très résistant, précisément, à lacarbonatation.Le ciment Portland modifié à la ye’elimite Il se caractérise par une meilleure résistance au jeune âge et un temps deprise plus court. Il est fabriqué en mélangeant 5 à 20% de ye'elimite avec unclinker de ciment portland séparément fabriqué.Le ciment ye’elimitique Il se distingue par une résistance très élevée au jeune âge mais qui nes’améliore pas à long terme.il se caractérise, aussi, par la présence desulfopurrite (C5S2Š, 25-77%) et de 15 à 50% de ye'elimite. Cependant qu’ilne contient pas de silicate de calcium.Les ciments sulfo-alumineux bélitiques

Ces types de ciments, appelés sulfo-alumineux à base de calcium et àhaute teneur en bélite (SAB), ils se distinguent de ciment Portland parabsence d’alite (C3S), sa faible teneur en chaux (C) et sa grande friabilité.Ces caractéristiques sont importantes puisqu'elles permettent de réduire lademande d’énergie nécessaire à la décarbonatation du calcaire et au broyage pendant la fabrication. [5]


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2. Fabrication et impact environnemental des ciments sulfo-alumineux

2.1 Matières premières

Les matières premières composent généralement de calcaire, bauxite (roche ayant

une teneur en aluminium très élevée et un coût élevé), et de gypse ou d’anhydrite. Aussi d’autres éléments peuvent être y ajoutés dans la composition du cru, comme :

Cendres volantes riches en fer et en alumine : sont des particules finesrecueillies lors de la combustion du charbon, utilisé dans les centralesthermiques.Laitier : C'est un produit issu de la fusion ou d'élaboration de métaux par voieliquide, il compose notamment d'un mélange d'oxydes de silice, d'aluminium,de phosphore et de soufre, qui sont formés en cours de fusion oud'élaboration de métaux.

Mâchefer.

Ils permettent à la fois de minimiser le coute de ciment et d’autres part de diminuer lamatière première non renouvelable. [5]

2.2 Clinkérisation et étapes d’hydratation d’un ciment vert

De même que le ciment portland, les sulfo-alumineux sont réalisés dans des foursrotatifs normalisés. La matière première doit être séchée puis broyer finement avec le

gypse.Les proportions des phases qui peuvent constituer le clinker d’un ciment sulfona-alumineux sont présentées dans le tableau ci-dessous :

Nom Notation cimentaire Proportions ( %)

Silicate bicalcique (bélite) C2S 10-60

Yeelimite C4 A3Š 10-55

Sulfate de calcium C Š 0-25

Chaux libre C 0-25

Alumino ferrite tétralcique C4 AF 0-40

Mono aluminate de calcium CA 0-10

Aluminate de calcium : mayenite C12 A7 0-10

Tableau 2 : « Constituants anhydres du clinker sulfo-alumineux » [7]

http://www.aquaportail.com/definition-2852-oxyde.htmlhttp://www.aquaportail.com/definition-1416-silice.htmlhttp://www.aquaportail.com/definition-1416-silice.htmlhttp://www.aquaportail.com/definition-2852-oxyde.html


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Les principaux phases d’un ciment sulfo-alumineux sont :

Yeelimite (C4A3Š) se forme par la réaction, à l’état solide, d’une phaseintermédiaire mayenite (C12 A7) et l’anhydrite (CaSO4). Autre façon, à partir de

la chaux libre CaO, l’oxyde d'aluminium AL2O3 et l’anhydrite (CaSO4). Il seproduit par le biais d’une réaction suivante :

3 (12CaO·7Al 2O3 ) + 7 CaSO4 → 7 (4CaO·3Al2O3 ·SO3 ) + 15 CaO

Bélite (C2S), il présente dans les clinkers des ciments sulfo-alumineux sousformes ; α’ et β. Il est moins rapide, dans sa formation, que la Yeelimite. Enplus, il est beaucoup moins important dans le sulfo-alumineux que dans leciment Portland.il se forme à partir de la chaux libre CaO et de l'Oxyde deSilicium par la réaction suivante :

2 CaO + SiO2 2 CaO,SiO2

Ferrite (C4AF), qui se forme, à partir, de l’oxyde de fer (Fe2O3) et de l’oxyded'aluminium (AL2O3). Et ce, en présence de la chaux libre CaO ouéventuellement à partie de ferrite (C2F) après l’intégration de l’aluminium.

CaO + Al2O3+Fe2O3 → 4 CaO, Al2O3, Fe2O3

2.3 Propriétés du ciment Sulfo-alumineux

Le ciment sulfona-alumineux se distingue, par-rapport à d’autres types de ciments,par plusieurs propriétés, entre autres :

2.3.1 Propriétés physiques :

Capabilité de développer des performances mécaniques du béton.Émission minimale possible de CO2 lors de sa fabrication.Résultats encourageants en termes de durabilité et en résistance auxattaques chimiques.

2.3.2 propriétés mécaniques : La formation d’éttringite non expansive, sous forme des cristaux larges, quigénère un durcissement à jeune âge (durcissement rapide entre 55 et 70MP à28 jours).Une faible perméabilité qui permet, à la fois, de bonnes résistances à lacarbonatation et aux sulfates.Une faible porosité qui donne de bonnes résistances à la corrosion et au gel.Une faible alcalinité qui empêche, les réactions alcali-granulats, la résistanceà la corrosion ainsi que l’apparition d’efflorescence. De bonnes résistances mécaniques.


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En même temps, ciment sulfo-alumineux possède certains désavantages ;

Hydratation rapide de la Yeelimite pose des problèmes de maniabilité pendantla mise en œuvre de béton. Alors, pour éviter ces prises prématurées, des

aditifs sont proposés, comme l’oxyde de Zinc, le Plomb et l’acide citrique.il donne aussi une chaleur immodérée d’hydratation. [6]

2.4 Réduction d’énergie et impact environnementalLe ciment Portland est obtenu par cuisson à 1450°C d'un mélange de calcaire etd'argile, broyé en fine poudre. Ce processus de clinkérisation consomme à lui seul,environ, 60% de l'énergie totale nécessaire à la production de ciment. Dans le four,la réaction de la décarbonation du calcaire (CaCO3 →CaO + CO2) dégage égalementbeaucoup de dioxyde de carbone, ce qui explique en partie pourquoi l'industriecimentière participe à près de 5% des émissions mondiale de CO2.

Alors, la fabrication d’un ciment sulfona-alumineux nécessite une températurecompris entre 1250 et 1350° et la quantité de calcaire contenant dans la cru estréduite par rapport au ciment portland. Le cru de ciment sulfona-alumineux est moinsriche en calcaire, cependant que ce dernier dégage une quantité considérable deCO2.

Le clinker sulfo-alumineux est plus fragile que ceux des autres ciments ce quiexplique la diminution de sa consommation énergie lors du broyage. En plus d’une proportion plus faible de la chaux dans le ciment, il génère une enthalpie plus faible

en comparant avec le ciment portland. Le tableau ci-dessous mis en évidence unesimple comparaison entre le dégagement de CO2 et l’enthalpie formé par les quartesprincipales phases des deux ciments. [7]

Tableau 3 : Enthalpie de formation et émission de CO2 générées par les phases deciment [7]

Phases

Les proportionsdes phases en %

Enthalpie[kJ/kg declinker]

CO2 rejeté[kg/kg declinker]Sulfo Portland

Alite C3S 0 45-80 1848-1 578

Bélite β C2S 10-60 6-30 1336-8 511

Aluminate de calcium CA0-10 2-15 1030-2 278

Yeelimite(C4 A3Š) 10-55 0 800 216


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Chapitre 2

« Aspect normatif »


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I. Généralités

1. Introduction

La deuxième partie de cette étude bibliographique porte sur l’aspect normatif que

doit satisfaire un ciment vert pour qu’il soit commercialisé et réponde aux règles del’Art. En effet, les normes courantes qui traitent le ciment s’appliquent à 27 types deciments. Ces ciments existent déjà dans le marché et s’utilisent dans les différentsdomaines et ouvrages du génie civil.

Alors, pour qu’un ciment vert se commercialise, il doit forcement satisfaire auxexigences des normes courants.

Ces normes déterminent des exigences physiques et chimiques… que doit satisfaireles constituants d’un ciment. Elles ont été élaborés et agrées par les membres de la

CEN.

2. Comité Européen de Normalisation

La Comité Européen de Normalisation, noté par la suite CEN, est constitue de 31pays européens : « Les membres de la CEN sont les organismes nationaux denormalisation des pays suivants : Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Chypre,Croatie, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande,Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne,Portugal, République tchèque, Roumanie, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suède

et Suisse » [15] 3. Types de ciments

Le ciment : est un liant hydraulique, la poudre et l’eau de gâche pour former unepâte qui durcit et fait la prise au bout d’un laps de temps. Il se caractérise par sarésistance et sa stabilité.

Tout ciment qui satisfait les spécifications et les exigences de la norme 197-1 estappelé un ciment CEM.L’hydratation des silicates de calcium, et éventuellementd’autres éléments (Aluminates), est derrière le durcissement hydraulique du ciment.

La somme des quantités relatives de CaO et de SiO2 doit être égale, au minimum, à50% de la masse du ciment CEM. [1]


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Les principaux types de ciments sont les suivants :

CEM I CIMENT PORTLANDCEM II CIMENT PORTLAND COMPOSE

CEM III CIMENT DE HAUT FOURNEAUCEM IV CIMENT POUZZOLANIQUECEM V CIMENT COMPOSE [1]

II. Les compositions de ciment

1. Constituants principaux

1.1 Clinker Portland

On obtient le clinker portland par calcination d’un mélange de matières premières,dont on trouve les éléments suivant CAO, Al2O3, SiO2, FeO3 et d’autres matièresmais avec des proportions moins importantes.

Il doit contenir, en masse, au moins 2/3 de silicates de calcium et le reste se

compose de l’aluminium de fer et d’autres constituants. Le rapportCaO

SiO 2 doit être

supérieur à 2 et la teneur en masse de MgO doit inférieure à 5%.

Dans les ciments CEM I et CEM IV, la teneur en C3A (Aluminate tricalcique) duclinker portland se calcule par l’équation suivante : C3A = 2,65 A – 1,69 F Avec :

- A : % en masse d’Al2O3 - F : % de Fe2O3

Alors la teneur en C3A doit respecter les proportions suivantes :

- Les teneurs en C3A des ciments Portland, CEM I-SR 0, CEM I-SR 0, et CEMI-SR sont respectivement inférieures ou égales à 0%, 3% et 5%.

- La teneur en C3A des ciments pouzzolaniques : 9%. [1] 1.2 Laitier granulé de haut fourneau (S)

Il doit être composé, en masse, d’au moins 2/3 de CaO, MgO et de SiO2. Le reste estconstitué d’Al2O3, et d’autres constituants mais des faibles quantités, tel que+ 2

> 1. [1]

1.3 Matériaux pouzzolaniques

Ils sont constitués, principalement, de SiO2 réactif et d’Al2O3.Le reste, est de FeO3 etd’autres oxydes. Le pourcentage massique de SiO2 réactif doit être supérieur à 25%.Il existe deux types de pouzzolanes :


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- Pouzzolane naturelle.- Pouzzolane naturelle calcinée. [1]

1.4 Les cendres volantes

Les cendres volantes qui satisfirent les conditions de la norme 197-1

Un ciment qui satisfait les conditions de la norme 197-1 devront être ’’obtenues parprécipitation électrostatique ou mécanique de particules pulvérulentes contenuesdans les fumées des chaudières alimentées au charbon pulvérisé’’. Leur proportionmassique varie entre 0% à 9%. [1]

On distingue deux types de cendres volantes :

Cendre volante si l iceuse

Elles sont constituées principalement de SiO2 et d’Al2O3. La proportion de CaO nedoit pas excéder 10% en masse.la teneur d’oxyde de calcium libre doit être inférieureà 1%. Une teneur, en masse de, de CaO inférieure à 2,5% est acceptable maisl’expansion de stabilité ne doit pas dépasser 10 mm. Aussi, la teneur en masse deSiO2 réactive doit dépasser 25%. [1]

Les cendres volantes calc iqu es

En plus d’une proportion massique de CaO varie entre 10% à 15% mais elles

doivent contenir, aussi, une proportion minimale de 25% de SiO2 réactive. Ellesassurent une résistance de 10 MPa à 28 jrs. [1]

1.5 Calcaire

Pour qu’un ciment satisfait les exigences de la norme 197-1, il doit contenir unequantité de calcaire dont :

-La teneur en CaCO3 doit être supérieure à 75% en masse.-La teneur en argile ne doit dépasser 1,2g/100g.- La teneur en carbone organique doit être inférieure à 0,20% en masse ouinférieure à 0,50%.[1]

1.6 Fumée de silice

La fumée de silice contient, au moins, 85% en masse de SiO2 amorphe. Elle doitsatisfaire aux exigences suivantes :

La perte au feu, avec une heure en temps de calcination, doit être au plus estégale à 4%.Son aire massique non traité doit être supérieure à 15 m2/g. [1]


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2. Constitutions secondaires

Ils sont, principalement, des matériaux minéraux. Ils ont comme rôle l’amélioration des propriétés physiques des ciments. A cet effet, il faut bien les sélectionner,préparer, sécher… etc.

Ils augmentent la demande en eau de ciment, améliorent la résistance du mortier oude béton, dans la phase utilisation. Aussi, ils Protègent les armatures de la corrosion. [1]

3. Sulfate de calcium

Le sulfate de calcium a le rôle de régulateur de prise, c’est un élément indispensable,ajouté en plus des constituants précités, pour fabriquer un ciment. Il existe sousplusieurs formes :

Le sulfate de calcium dihydraté (gypse) : CaSO4, 2H2O. Le sulfate de calcium hémihydrate: CaSO4, 1/2H2O.

Le sulfate de calcium anhydre : CaSO4. [1]

4. Les additifs

Les additifs ont rôle d’améliorer les propriétés du ciment, leur quantité totale enmasse ne doit pas excéder 1%. Tandis que Celle des additifs organiques doit êtreinférieure à 0,2%. Ils ne devront pas :

Favoriser la corrosion des armatures (dans le cas de l’emploi de ciment pour

Béton armé). Altérer les propriétés de ciment, ainsi que celles de béton ou de mortier

fabriqué par le ciment qu’y est contient. [1]


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5. Récapitulatif des compositions des ciments courants

Principaux

Types

Notation des 27 produits

(types de ciment courant)

Composition (pourcentage en masse a) Constituants principaux Constituants

secondairesClinker Laitier de

hautfourneau

Fuméedesilice

Pouzzolanes Cendres volantes Schistecalciné

CalcaireNaturelle Naturelle

calcinéeSiliceuse Calcique

K S D b) P Q V W T L LLCEM

I

Ciment portland CEM I 95-100 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

CEMII

Ciment Portlandau laitier

CEMII/B-S

80-94 6-20 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

CEMII/B-S

65-79 21-35 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5

Ciment Portland àla fumée de silice

CEMII/A-D

90-94 -- 6-10 -- -- -- -- -- -- -- 0-5

Ciment Portland àla pouzzolane

CEMII/A-P

80-94 -- -- 6-20 -- -- -- -- -- -- 0-5

CEMII/B-P

65-79 -- -- 21-35 -- -- -- -- -- -- 0-5

CEMII/A-Q

80-94 -- -- -- 6-20 -- -- -- -- -- 0-5

CEMII/B-Q

65-79 -- -- -- 21-35 -- -- -- -- -- 0-5

Ciment Portlandaux cendresvolantes

CEMII/A-V 80-94 -- -- -- 6-20 -- -- -- -- -- 0-5CEMII/B-V

65-79 -- -- -- -- 6-20 -- -- -- -- 0-5

CEMII/A-W

80-94 -- -- -- -- 21-35 -- -- -- -- 0-5

CEMII/B-W

65-79 -- -- -- -- -- 6-20 -- -- -- 0-5


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23


Tableau 4 – « Les 27 produits de la famille des ciments courants » [1]

Ciment Portlandau schiste calciné

CEMII/A-T

80-94 -- -- -- -- -- -- 6-20 -- -- 0-5

CEMII/B-T

65-79 -- -- -- -- -- -- 21-35 -- -- 0-5

Ciment portlandau calcaire

CEMII/A-L

80-94 -- -- -- -- -- -- -- 6-20 -- 0-5

CEMII/B-L

65-79 -- -- -- -- -- -- -- 21-35

-- 0-5

CEM

II/A-LL

80-94 -- -- -- -- -- -- -- 6-20 0-5

CEMII/B-LL

65-79 -- -- -- -- -- -- -- 21-35

0-5

Ciment Portlandcomposé c)

CEMII/A-M

80-88


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24


6. Composition des ciments courants résistants aux sulfates : SR

Parmi les ciments présentés précédemment, quelques uns juste résistent auxsulfates (SR). Le tableau ci-après résume leurs constituants principaux (Clinker,Laitier de fourneau, Pouzzolane naturelle et Cendre volante siliceuse), ainsi que lepourcentage des constituants secondaires.

CEM I-SR0 (3 et 5) : Ciment portland résistant aux sulfates dont la teneur en C3A declinker est 0% (≤ 3 % et ≤ 5 %).

CEM III/B-SR (C-SR): Ciment de haut fourneau résistant aux sulfates ; aucuneexigence sur la teneur C3A de clinker.

CEM IV/A-SR (B-SR): Ciment pouzzolanique résistant aux sulfates dont la teneurC3A de clinker doit être ≤ 3 % (e t ≤ 5 %).

NB : Tous les résultats sont exprimés en pourcentage massique.Tableau 5:«Les sept produits de la famille des ciments courants résistants aux sulfates» [1]

Princip

aux

types

Notation des sept

produits (Types de

ciments courants

résistants aux sulfates)

Composition (pourcentage en masse)

Constituants principaux

ClinkerLaitier defourneau

S

Pouzzolanenaturelle

P

Cendrevolante

siliceuseV

Constituantssecondaires

CEM I

CimentPortlandrésistant auxsulfates

CEM I-SR 0CEM I-SR 3CEM I-SR 5

95-100 - - - 0-5

CEM III

Ciment dehaut fourneau

résistant auxsulfates

CEMIII/B-SR

20-2 66-80 - - 0-5

CEMIII/C-SR 5-19 81-95 - - 0-5

CEM IV

Cimentpouzzolaniquerésistant auxsulfates

CEMIV/A-SR

65-79 --21—35-- 0-5

CEMIV/B-SR

45-64 --36—55-- 0-5

A) Les valeurs indiquées au tableau se réfèrent à la somme des constituants principaux etsecondaires.

B) Pour les ciments pouzzolaniques résistants aux sulfates, types CEM IV/A-SR et CEM IV/B-

SR, les constituants principaux autres que le clinker, doivent être déclarés dans ladésignation du ciment (voir un exemple, à l’article 8)


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25


III. Exigence mécaniques

La norme 196-1 distingue deux types de résistances à la compression d’un ciment :

résistance à court terme (mesurée à 2 ou 7 jours) : Noté N.

résistance courante (déterminée à 28 jours) : Noté R.

Le tableau ci-après récapitule les classes de résistance, leur résistance à lacompression, la stabilité, ainsi que temps de début de prise d’un ciment. [10] [1]

Classe de

résistance

Résistance à la compression

MPa (N/mm2)Temps de

début de priseExpansion

Résistance au jeune

âgeRésistance normale

2 jours 7 jours 28 jours min mm

32,5 La - ≥ 12 ≥ 32,5 ≤ 52,5 ≥ 75

≤ 10

32,5 N - ≥ 16 32,5 R ≥ 10 -42,5 La) - ≥ 16,0

≥ 42,5 ≤ 62,5 ≥ 60 42,5 N ≥ 10 -42,5 R ≥ 20 -52,5 La ≥ 10 -

≥ 52,5 - ≥ 45 52,5 N ≥ 20 -52,5 R ≥ 30 -

a) classe de résistance uniquement définie pour les ciments CEM IIITableau 6 : « Exigences mécaniques et physiques définies en termes de valeurs

caractéristiques » [1]


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IV. Exigence physiques

1. Temps de prise de ciment:

a. Composition de la pâte de ciment

Ciment (Poudre) + Eau = Pate de ciment [18]

b. Préparation de la pâte de ciment

On pèse 500 ± 1 g de ciment et une quantité d’eau, par exemple 125 g. Le malaxages’effectue avec un malaxeur qui satisfait les exigences du chapitre 4.4 de la norme

196-1. Aussi, Un chronomètre est indispensable durant les étapes de malaxage pourassurer un chronométrage à ± 2 S.

Les principales étapes de malaxage sont les suivantes :

Mettre la quantité du ciment et l’eau dans le bol : malaxer durant 10 S maxi. Rendre le malaxeur à petit vitesse et lancer le chronométrage. Enregistrer le temps de départ (Temps zéro). Après 90 S, interrompre le malaxage pendant 30 S. Durant le temps d’arrêt (30 S), nettoyer les bords du bol et placer la pâte

extraite au milieu. Reprendre le malaxage pendant 90 S à petit vitesse. En total, le malaxeur doit fonctionner 3 min. [12]

c. Temps de la prise de ciment

Temps de débu t de pr is e

Le temps de prise de ciment est mesuré par l’appareil Vicat (Aiguille normalisée). Lebout de la prise de ciment est atteint, lorsque l’aiguille ne pénètre plus dans la pâtede ciment. Le début de prise d’un ciment se distingue par une augmentation de

viscosité de la pâte. [12]


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27


Fig. 4: « Détermination du temps de début de prise » [17]

« Le début de prise correspond au temps écoulé depuis le gâchage de la pâte jusqu'au moment où l'aiguille s’arrête à une distance (d = 4 mm ±1 mm) du fond del’anneau de 40 mm de hauteur remplie de pâte pure de ciment. » [17]

La norme NF EN 196-3 indique que le temps de début de prise du ciment estcorrespond au temps écoulé entre le temps zéro (début de malaxage de la pâte deciment) et le temps où l’aiguille de l’appareil Vicat se situe au 6 ± 3 mm de la plaquede base. Ce temps est estimé à 5 min près. [12]

Temps de fin de prise

Fig. 5 « Détermination du temps de fin de prise » [17]

Le temps de fin de prise se diffère selon le type de ciment, il est calculé depuis letemps zéro jusqu’au moment où l’aiguille commence à ne pas pénétrer qu’à 0,5 mmdans l’éprouvette. Il est mesuré à 15 min près. Pour arriver à ce point, il faut recommencer la pénétration plusieurs fois enrespectant le plan de pilotage suivant :

Chaque point doit être situé à 8 mm du bout de moule. Les points doivent être espacés de 5 mm. Une pénétration doit être située d’au moins 10 mm par -rapport au dernier

point. Durant les opérations de pénétration l’éprouvette doit être conservée à 20,0 ±

1,0 °C. [12]


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28


2. Chaleur du cimen t:

Chaleur de dissolut ion du ciment

Ciment anhydre : ciment exempté de fer par le biais d’un aimant conservé dans unrécipient étanche (pour éviter l’absorption de CO2 et H2O)

Ciment hydraté : un ciment hydraté est obtenue en mélangeant une quantité deciment anhydre de 100± 0,1 g et 40 ± 0,1 g d’eau distillée (ou déionisée) pendant 3min à la température ambiante.

La chaleur de dissolution du ciment anhydre est calculée par la formule :

Q a =C x ∆Tc

P+ 0,8Tf − Ta + 0,8(Tf − 20)

Avec :

Q a : Chaleur de dissolution du ciment anhydre (J.g-1).

∆Tc : Echauffement corrigé (K).

C : Capacité thermique du calorimètre (J.K-1).

P : Masse de ciment anhydre (g).

Tf : T° de fin de dissolution de ciment anhydre (°C).

Ta : Température ambiante.

0,8 : Chaleur spécifique du ciment anhydre (J.g-1.K-1).

0,8 : Coefficient thermique de dissolution du ciment anhydre (J.g-1.K-1).

La chaleur de dissolution du ciment hydraté est calculée par la formule :

Q i =C x ∆Tc

P x F+ 1,7Tf − Ta + 1,3(Tf − 20).

Avec:

C, ∆Tc sont identiques à ceux de ciment anhydre.

P : Masse de ciment hydraté (g).

Tf : T° de fin de dissolution de ciment hydraté (°C).

Ta : Température ambiante.

1,7 : Chaleur spécifique du ciment hydraté (J.g-1.K-1).

1,3 : Coefficient thermique de dissolution du ciment hydraté (J.g-1.K-1). [16]


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29


Chaleur d’hydratation du cim ent :

On obtient la chaleur d’hydratation du ciment par la différence entre la chaleur dedissolution du ciment anhydre et la chaleur de dissolution du ciment hydraté. Pour

obtenir une hydratation normalisée ces conditions devront être satisfaites :

Le rapport E/C = 0,40.

Une pâte pure de ciment est utilisée pour réaliser l’essai.

La température devrait être maintenue à 20 ± 0,2 °C durant le processusd’hydratation.

Formule du calcul :

H i = Q a – Q i

Avec :

H i : Chaleur d’hydratation du ciment.

Qa : Chaleur de dissolution du ciment anhydre.

Q i : Chaleur de dissolution du ciment hydraté. [16]

V Exigence chimiques

Les exigences chimiques qu’un ciment doit satisfaire sont parfaitement traitées dans

la norme NF EN 196-2 , entre autres, la perte au feu, le résidu insoluble, la teneur ensulfate et la teneur en chlorure etc. le tableau ci-après extrait de la norme NF EN197-1 récapitule les principales propriétés que chaque type de ciment doit satisfaireet la référence de chaque essai. [12]

1 2 3 4 5

PropriétéRéférence de

l’essai Type de

ciment

Classe de

résistanceExigences

Perte au feu EN 196-2CEM I

CEM IIIToutes classes

≤ 5,0%

Résidu insoluble EN 196-2b)CEM I

CEM IIIToutes classes ≤ 5,0%

Teneur en sulfate(SO2)

EN 196-2

CEM I

CEM II c)

CEM IV

32,5 N

32,5 R

42,5 N

≤ 3,5%

42,5 R ≤ 4,0%


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30


CEM V 52,5 N

52,5 R

CEM III d) Toutes classes

Teneur en chlorure EN 196-2 Tous types e) Toutes classes ≤ 0,10%

Pouzzolanicité EN 196-5 CEM IV Toutes classesSatisfait àl’essai

a) les exigences sont données en pourcentage en masse ciment produit fini.b) détermination des résidus insolubles dans l’acide chlorhydrique et la carbonate de

sodium.c) Les ciments de type CEMII/B-M avec t>20% peuvent contenir jusqu’au 4,5% de

sulfate (SO3) quelle que soit la classe de résistance.d) Le ciment de type CEMIII/C peut contenir jusqu'à 4,5 % de sulfatee) Le ciment de type CEM III peut contenir plus de 0,10% de chlorure mais, dans ce

cas, la teneur maximale en chlorure doit figurer sur l’emballage et/ou le bon delivraison.

f) Pour des applications en précontrainte, les ciments peuvent être produits selon uneexigence plus basse. Dans ce cas, la valeur de 0,10% doit être remplacée par cettevaleur plus basse qui doit être mentionnée sur le bon de livraison

Tableau 7:« Exigences physiques définies en termes de valeurs caractéristiques » [1]

1. Perte au feu :

On détermine la perte au feu par calcination de l’échantillon d’un ciment à unetempérature d’environ 950 ± 25°C. A l’issu de cet essai,

l’eau et CO2 se disparaissent de l’échantillon.

Oxydation partielle des éléments qu’y présentent.

Une correction de la perte au feu est nécessaire pour lever toute influencedue à l’oxydation.

Cet essai, s’effectue avec une masse du ciment de 1,00 ± 0,05 g, qu’il faut mettredans un récipient et laisser dans le four pendant 15 min. Après son refroidissement,à température ambiante, on pèse sa masse de nouveau. La perte au feu observéeest calculée par la formule suivante :

L =−

Avec :

mi : masse initiale (g).

mf : masse finale (g).


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Après calcination de l’échantillon de ciment, il faut corriger la perte au feu, selon lenombre d’éléments oxydables qui contient. Example: Oxydation des sulfates (SO3).

(SO3) R = (SO3) f - (SO3) i Avec R: resultant, f: final et i: initial.

O fixé = 0,8 x (SO3) R

Lc = L + O fixé Avec Lc : perte au feu corrigée.

NB : La même démarche s’applique sur tous les éléments oxydables existant dansle ciment et toutes les formules sont exprimées en %. [11]

2. Teneur en su lfate SO 3 :

Le mode opératoire du dosage de sulfate est bien décrit dans la norme NF EN 196-2 (Analyses chimiques des ciments). Sa teneur est calculée par la formule suivante :

SO 3 = 34,3 x

Avec:

m: masse de sulfate de baryum utilisé pour le dosage (g).

M: masse prise de l’échantillon (g). [11]

3. Teneur en chlo rure Cl - :

Le dosage de chlorure est exprimé en cl- qui précipite en traitant le ciment avecl’acide nitrique dilué. La teneur en chlorure est exprimée par la relation suivante :

Cl- =( −)

Tel que :

M : Masse prise de l’échantillon.

V1 et V2 sont, respectivement, volumes de thiocyanate de potatium utilisés pourtitrer la solution d’essai et à blanc (ml). [11]

4. A lc ali s réac ti fs :

Si la teneur en alcalis réactif dépasse 0,01%, il faut dégager ce matériau(ou stock,

lot,…) et le substituer par un autre dont le pourcentage d’alcalis n’excède pas cettevaleur pré-indiquée. [11]

5. Pou zzo lan ic ité:

La mesure de la pouzzolanicité est déterminée par la comparaison entre la quantitédes ions de calcium (Ca2+) et la proportion des ions de calcium existant dans l’oxydede calcium (CaO). Un ciment est considéré conforme si la concentration desaturation est strictement supérieure celle des ions de calcium.

Lors d’essai les volumes et masses sont respectivement exprimés à 0,05ml et à

0,0001 g près. [13]


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VI Préparer un échantillon pour essai

Tail le d es échan til lo ns

Pour réaliser des essais de laboratoire sur un ciment, il faut effectuer un échantillonreprésentatif permettant de couvrir tous les essais spécifiés, d’au moins deux fois.

Une quantité de 5 Kg pourrait être considérée suffisante, sauf dans des casparticuliers, pour réaliser tous les essais.

Un échantillon est dit homogène, si l’analyse des variances de quinzemicroéchantillons ne montre pas des différences significatives. [15]

Conservation d’un échantillon :

Un échantillon de ciment doit maintenir les mêmes propriétés du ciment origine. Ilest conservé dans des sacs, récipients ou fûts, à une température inférieure à 30

degrés avant de procéder à l’essai. En plus, chaque échantillon de ciment doitêtre identifié pour éviter toute confusion. [15]

VII Détermination de la finesse du ciment

Il existe trois méthodes, selon la norme 196-6, pour déterminer la finesse du ciment.La méthode par tamisage, méthode par tamisage à jet d’air et la méthode deperméabilité à l’air (méthode de Blaine). [14]

1. Méthode par Tamisage

Elle consiste à déterminer le pourcentage du ciment dont les dimensions des grains

constituent le refus de maille spécifiée. L’équipement utilisé est un tamis d’essai dontle diamètre nominal et la profondeur se situent respectivement dans les intervalles

[150 mm ; 200 mm] et [40 mm ; 100 mm]. En plus d’une balance pour peser jusqu’à

25 ± 0,01 g. [14]

Détermination du refus

Après agitation de l’échantillon durant 2min, on parque une pause de 2 min. Ensuite

mélanger la poudre pour répartir les fines dans l’échantillon. On pèse 25 ± 0,5 g deciment et on le met dans le tamis, avec précautions. On effectue des agitations dans

tous les sens jusqu’à aucun matériau fin ne traverse le tamis. Une fois l’opération est

terminée, on pèse le refus et l’exprime en pourcentage, R1. L’opération est à répéter

pour obtenir R2. Le refus, alors, est la moyenne de R1 et R2 à 0,1 près.

Si les deux résultats sont différents entre eux avec 1%, on effectué une troisième

opération et on calcule la moyenne des trois avec la même précision.


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NB : Avant de procéder à une opération il faut vérifier l’état du tamis et sa fiabilité. Si

le facteur de tamisage F dépasse 1,00 ± 0,20 le tamis doit être rejeté (F=0

où : R0

est le refus connu sur le tamis et P est une moyenne caractérisant l’état du tamis).

[14]

2. Méthode Blaine (Perméabilité à l’air) Cette méthode consiste à déterminer le temps nécessaire (t) pour qu’une quantitéd’air puisse traverser un lit compacté de ciment (de dimensions et porosité biendéfinies). La finesse de ciment, dans cette méthode, est calculée sous forme de

surface spécifique qui est proportionnelle à√. Le résultat obtenu est à compareravec celui du ciment de référence, pour définir sa conformité.

Le Laboratoire d’essai doit satisfaire les conditions suivantes :

La température doit être maintenue à 20 ± 2 °C.

L’humidité doit être inférieure à 65 %.

La surface spécifique est calculée par l’une des formules suivantes :

S =

√(−)

√√

S =

(−)(−)

√

√

()

( ) √

√ x S0

S : Surface spécifique (cm2/g).

S0 : Surface spécifique du ciment de référence (cm2/g).

K : Constance de l’appareil d’essai.

e : Porosité du lit de ciment.

e0 : Porosité du lit du ciment de référence.

t : Temps mesuré de ciment d’essai (s).t0 : Temps mesuré du ciment de référence (s).

ρ : Masse volumique de ciment (g/cm3).

ρ0 : Masse volumique du ciment de référence (g/cm3).

η : Viscosité de l’air à la température de l’essai (Pa.s).

η0 : Viscosité de l’air à la température pour le ciment de référence (Pa.s).


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NB : La norme NF EN 196-6 décrit en détails les méthodes à suivre pour déterminerles coefficients de cette formule. [14]

3. Tamisage à jet d’air Cette méthode consiste à déterminer la masse du tamisât, particules passant au

tamis d’ouverture de maille 2,0 mm (Ouvertures : 63 μm ou 90 μm) . Elle permet,aussi, de déterminer la granulométrie des grumeaux de particules très fines.

Pour réaliser cet essai, on pèse 25 ± 0,5 g de ciment et on fixe l’ouverture du tamis àutiliser. Une fois la prise de ciment est met sur le tamis, l’appareillage par tamisage à jet d’air devrait être mis en route. Après 5 min, on arrête l’appareil et on pèseminutieusement le refus. Sa masse est à enregistrer puis le remettre dans le tamis.Cette opération est à répéter jusqu’au moment où on arrive au point limite (moins de0,2% de la masse initiale traverse le tamis pendant 3 min) et on enregistre lepourcentage du refus par-rapport à la masse d’origine de refus, notée R1.

Répéter ce mode opératoire à un autre échantillon de 25g pour calculer R2. Lamoyenne des deux résultats est le refus en % à 0,01 près.

NB : la masse retenue sur le tamis est calculé par cette relation :

m (Pe.g 63 ou 90) =

[14]

VIII Détermination des résistances mécaniques

1. Condition du laboratoire d’essai :Les essais devront être se déroulées dans un laboratoire, dont la température est de20± 2 et l’humidité relative ne doit pas être inférieure à 50%. Cependant que cellesde la chambre ou la grande armoire humide de conservation des éprouvettes devrontêtre 20 ± 1 en température et une humidité et l’humidité doit dépasser 90%, il faut lesenregistrer 4h avant d’entamer les essais.

La température de l’eau de conservation des éprouvettes doit être maintenue à 20 ±1 C. En outre, les matériaux et le matériel utilisés doivent être à une température 20

± 1°C.

Les essais devront être se déroulées dans un laboratoire qui satisfait des exigences

Suivantes :

Température Humidité relative

Laboratoire d’essais 20 ± 2,0 °C ≤ 50%

Armoire de conservation des

éprouvettes

20 ± 1,0 °C ≥ 90%

Bac d’eau pour conservation 20 ± 1,0 °C -


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des éprouvettes

Tableau 9 : Conditions de température et d’humidité au laboratoire d’essai [10]

2. Equipements utilisés

Les équipements nécessaires pour réaliser des essais mécaniques sontprésentés ci-après. Ils devront satisfaire aux exigences de la norme EN 196-1.

Tamis de contrôle en toile

Les dimensions de mailles carrées de ces tamis, en mm, sont :

Mailles detamis en mm 2,00 1,60 1,00 0,50 0,16 0,08

Tableau 9 : Mailles de tamis d’essai. [10]

Malaxeur

Il est constitué de:

Un bol en acier inoxydable (≈ 5l de capacité).

Un batteur en acier inoxydable qui doit fonctionner suivant les vitessessuivantes au moment de malaxage :

VitesseRotation

min-1 Mouvement planétaire

min-1

Petite vitesse 140 ± 5 62 ± 5

Grande vitesse 285 ± 10 125 ± 10

Tableau 10 : « vitesse de batteur » [10]

Moules ou éprouvettes

Les dimensions des éprouvettes prismatiques sont :

Largeur Profondeur Longueur

40 ± 0,2 mm 40 ± 0,1 mm 160 ± 1 mmTableau 11 : dimensions des éprouvettes prismatiques [10]

Appareil aux chocs

Un appareil aux chocs doit satisfaire aux exigences décrites dans la norme 196-1. Ilse composé d’une table rectangulaire équipée d’un marteau, une came, un suiveurde came, une enclume, des plaques d’appui de l’appareil…etc

Appareil d’essai de résistance à la flexion


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Il doit permettre de lui appliquer des charges jusqu’à 10 KN avec une vitesse de 50± 10 N/S. Il est constitué de deux rouleaux d’appui et d’un rouleau de mise encharge, en acier et de même diamètre. [10]

Machine d’essai de résistance à la compression

La machine d’essai de résistance à la compression, doit permettre d’enregistrer desruptures, même après la remise à zéro da la machine, avec une précision de ±1 %.Elle fonctionne manuellement et le taux de la montée de la charge est de 2400 ±200N/S. [10]

Autres dispositifs de mesure

Un dispositif de compression, une balance et un minuteur sont, aussi, indispensable

pour déterminer les résistances mécaniques d’un ciment. Ils devront satisfaire lesexigences fixées dans la norme EN 196-1. [10]

3. Les constituants du mortier d’un ciment

Les constituants nécessaires que doit contenir un mortier du ciment, afin dedéterminer sa résistance de ce dit ciment sont les suivants :

Pour définir la résistance d’un ciment, conforme à la norme NF NE 196-1, il fautpréparer un mortier dont les constituants sont les suivants :

Un sable normalisé CEN

Sa composition granulométrique est indiquée dans le tableau ci-après. Il doitsatisfaire aux exigences suivantes :

1. Une teneur en silice supérieure ou égale à 98%.2. Il doit être un sable naturel siliceux.3. Déterminée à partir d’un échantillon représentatif de 1345g.4. Il faut continuer le tamisage jusqu’à un flux inférieure à 0,5 g/min.5. Sa teneur ne doit pas excéder 0,2 %.6. Sa température après séchage soit entre 105 °C et 110 °C.7. Il est commercialisé dans des sacs de contenance de 1350 ± 5 g. Ils ne

devront pas influencer sur les résultats des essais. [10]

Tableau 12 « Composition granulométrique du sable de référence CEN » [10]Dimensions des mailles carrées (mm) Refus cumulés sur les tamis (%)

2,001,601,000,50

0,160,08

07 ± 5

33 ± 567 ± 5

87 ± 599 ± 1


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Ciment

Un prélèvement du ciment doit être pris conformément aux spécifications de lanorme NF NE 191-7 . Il doit être protégé à une température inférieure à 30°C jusqu’au jour d’essai. [10]

Eau

L’eau utilisée, lors des essais de validation, est distillée ou déionisée. Pour les autresessais, on utilise l’eau portable. [10]


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Conclusion

Cette étude bibliographique nous a permis de mettre en évidence, avec plus dedétail, la fabrication du ciment Portland et d’un ciment dit vert « green cement ». Ce

dernier se caractérise par une faible consommation d’énergie et émis moins de CO2par rapport au ciment portland.

En effet, la synthèse de nouveaux composés, faisant partie des constituants duciment vert, entre autres la Yeelimite, se fait à une température basse. Cependantque ces composés ont des propriétés similaires qu’à ceux des ciments actuels. LaYeelimite substitue la phase C3S dans un ciment sulfo-alumineux « Ciment vert ».

En outre, la fabrication d’un ciment contenant plus de C2S et moins de C3S donnelieu à un ciment vert plus écologique.

Dans cette étude, nous avons, aussi, l’occasion de cerner, en gros, les exigencesnormatives que doive satisfaire des ciments pour se commercialiser. Ces normespeuvent s’appliquer également aux ciments verts.


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REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

[1] IFIPS. Le béton. (Pages consulté le 03 juin 2012) .Accueil, [en ligne].

http://lebeton.free.fr/ciment.html[2] La fabrication du ciment courant. (Pages consulté le 03 juin 2012). Accueil, [enligne].http://www.lerm.fr/lerm/Newsletter/Newsletter14/lerm_Newsletter14_fabrication.html

[3] Cours en ligne : Matériaux De construction. Chapitre 2 : les ciments. (Pagesconsulté le 03 juin 2012). Accueil, [en ligne].http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_deux_deux.html

[4] PARADAKIS M., VENUAT M., –Industries de la chaux du ciment leurs et de plâtre

– Paris : DUNOD Paris, 1970. -257 p

[5] BERGER S., -Etude des potentialités des ciments sulfo-alumineux bélitiques pourle conditionnement du zinc De l’hydratation à la durabilité: thèse.-Lille:L’UNIVERSITÉ LILLE 1 SCIENCES ET TECHNOLOGIES, 2009

[6] KURYATNYK T., -Insensibilisation à l'eau des mélanges à base de sulfate decalcium par ajout de clinker sulfo-alumineux : thèse.-Lyon : L’institut National dessciences Appliqués de Lyon, 2007

[7] MICHEL M., -Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux :thèse.- Lyon : L’institut National des sciences Appliqués de Lyon, 2009

[8] Irvin Allen Chen, B.S. -Synthesis of Portland Cement and CalciumSulfoaluminate-Belite Cement for Sustainable Development and Performance:these.- Austin The Université of Texas at Austin, 2009

[9] Ciment. Partie 1: Composition, spécification et critères de conformité des cimentscourants, Septembre 2011:norme NF EN 197-1 (2012-04).- 36p.

[10] Méthodes d'essais des ciments. Partie 1:Détermination des résistancesmécaniques : norme NF EN 196-1 (2006-04).- 29p.

[11] Méthodes d'essais des ciments. Partie 2:Analyse chimique des ciments: normeNF EN 196-2 (2006-04).- 46p.

[12] Méthodes d'essais des ciments. Partie 3:Détermination du temps de prise et dela stabilité: norme NF EN 196-3+A1 (2009-01).- 13p.

[13] Méthodes d'essais des ciments. Partie 5:Essai de pouzzolanicité des cimentspouzzolaniques: norme NF EN 196-5 (2006-04).- 11p.


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[14] Méthodes d'essais des ciments. Partie 6:Détermination de la finesse: norme NFEN 196-6 (2012-04).- 17p.

[15] Méthodes d'essais des ciments. Partie 7:Méthodes de prélèvement etd'échantillonnage du ciment: norme NF EN 196-7 (2008-07).- 15p.

[16] Méthodes d'essais des ciments. Partie 8:Chaleur d'hydratation-Méthode pardissolution: norme NF EN 196-8 (2010-08).- 13p.

[17] COURS EN LIGNE:MATERIEUX DE CONSTRUCTION.CHAPITRE 2:LESCIMENTS. (Page consulté le 02 juin 2006). [En ligne].http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_deux_cinq.html

[18] COURS EN LIGNE:MATERIEUX DE CONSTRUCTION.CHAPITRE 4:LA PÂTEDE CIMENT (Introduction & Caractéristiques de la pâte de ciment et de coulis).

(Page consulté le 01 juin 2006). [En ligne].http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_quatre_deux.html

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