CIMENT

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Les différents types de ciment

Alors que le ciment Portland est constitué uniquement de clinker, avec un faible ajout de gypse, on a très vite constaté que l'adjonction de certains sous-produits industriels présentait d'intéressantes propriétés en cimenterie. Il s'agit des laitiers de hauts fourneaux et des cendres volantes.

Les laitiers de hauts fourneaux proviennent de la gangue des minerais de fer et des fondants que l'on ajoute au minerai. Le laitier se sépare naturellement de la fonte, grâce à sa plus faible densité, et peut alors être recueilli isolément lors des coulées. Il a une composition chimique bien définie, imposée par la nature du minerai et par la qualité de la fonte à obtenir. La Lorraine, qui dispose de minerai pauvre, produit beaucoup de laitier, et en particulier de type basique utilisable en cimenterie. La composition de ce laitier, dit « 1, 2, 3 », est environ d'une partie d'alumine pour deux de silice et trois de chaux.

Pour être actif, le laitier doit être granulé, c'est-à-dire projeté à l'état fondu, dès sa sortie du haut fourneau, dans un violent courant d'eau froide. Il se divise alors en granules de quelques millimètres de diamètre, constitués de laitier vitrifié. C'est seulement dans cet état vitreux, où la chaux, la silice et l'alumine sont intimement mélangées sans être combinées, que le laitier peut, sous l'influence catalysante d'un clinker, donner naissance aux cristaux de silicate monocalcique hydraté et d'aluminate monocalcique hydraté, qui constituent les éléments résistants des ciments hydratés.

Les cendres volantes sont produites dans les foyers à haute température, brûlant des charbons pulvérisés et, surtout, des charbons de qualité médiocre. C'est le cas des centrales électriques, spécialement des centrales électriques minières.

Les éléments de schistes qui sont intimement mélangés au charbon sont projetés, très divisés, dans les foyers à haute température, puis refroidis très brusquement dans les cheminées et les dépoussiéreurs. La trempe qui en résulte leur confère un état vitreux qui les rend actifs, en permettant à leur silice de se combiner à la chaux dégagée par l'hydratation des clinkers. On obtient alors des ciments de qualité, en mélangeant et en broyant finement du clinker, du gypse et soit du laitier, soit des cendres volantes, ou encore un mélange des deux.

Dans certains pays – en Italie par exemple –, des ciments pouzzolaniques sont obtenus en mélangeant et en broyant des clinkers et des pouzzolanes. Il s'agit de cendres volcaniques plus ou moins fossiles, dont la composition chimique est proche de celle des cendres volantes et qui sont rejetées à haute température par le volcan, au moment des éruptions, sous une forme très divisée ; elles se trempent alors à l'air. Ces pouzzolanes, longtemps exposées aux intempéries, peuvent devenir inactives par une lente cristallisation.

Le ciment alumineux fondu est obtenu en fondant, au four électrique, un mélange d'alumine (bauxite) et de calcaire. Son constituant principal est l'aluminate monocalcique, qui, en présence d'eau, cristallise en aluminate monocalcique hydraté. Ce ciment alumineux fondu procure des résistances, notamment des résistances initiales, très élevées. Mais il est plus délicat d'emploi que le ciment Portland.

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Écrit par :

  • : Ingénieur ETP Diplômé du Centre des Hautes Etudes de la Construction. Directeur de la Promotion et du développement (Syndicat National des Fabricants de Ciments et de Chaux).
  • : chef du centre de documentation du Centre d'études et de recherches de l'industrie des liants hydrauligues (C.E.R.I.L.H.), Paris

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Pour citer l’article

Bernard DARBOIS, Walter ROTHLAUF, « CIMENT », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/ciment/