Les ingrédients du ciment sont divers composants qui se mélangent pour créer un matériau de construction solide et durable. Les matières premières, soigneusement sélectionnées et combinées pour produire différents effets et types de ciment, sont la chaux, la silice, l'alumine, le minerai de fer, les granulats, le gypse et les matériaux cimentaires supplémentaires.
Chacun de ces ingrédients du ciment joue un rôle unique dans les réactions chimiques et les qualités spécifiques du ciment. Cette combinaison donne naissance à une substance polyvalente et durable que les constructeurs utilisent depuis des siècles et qu’ils utilisent encore aujourd’hui.
Ingrédients du ciment : de quoi est fait le ciment ?
Le ciment est un mélange de matières premières conçues pour produire un type spécifique de ciment. Chaque ingrédient du ciment apporte des qualités particulières au ciment. Mais l’introduction d’un ingrédient particulier comporte également des limitations qui font que le ciment fonctionne d’une manière distincte.
Citron vert
Le calcaire est une roche sédimentaire composée principalement de carbonate de calcium sous forme de calcite. Le calcaire est une ressource naturelle abondante et sa polyvalence, son abondance et ses qualités esthétiques en ont fait une ressource précieuse. Pendant des siècles, les gens ont utilisé le calcaire comme matériau de construction, amendement du sol et ingrédient brut dans d’autres produits.
Le calcaire est une matière première précieuse dans le ciment car il fournit du calcium. Ceci est essentiel dans les réactions chimiques qui se produisent lors du processus d’hydratation du ciment. Le calcium réagit avec l'eau pour former un gel de silicate de calcium hydraté qui aide le ciment à durcir et à gagner en résistance. La chaux sert également de retardateur, ralentissant le temps de prise du ciment.
La qualité de la chaux varie d'une source à l'autre. Certaines chaux contiendront des quantités excessives d’impuretés, ce qui affectera la qualité du produit cimentaire. Il est également essentiel de déterminer la quantité correcte de chaux dans le mélange de ciment. Trop de chaux augmentera le temps de prise et diminuera la résistance. Trop peu de chaux entraînera des temps de prise rapides et peut augmenter la sensibilité aux attaques sulfatées.
Silice
La silice est un composé naturel et l’un des plus abondants dans la croûte terrestre. Les fabricants de ciment tirent leur silice de ressources naturelles comme l’argile et le schiste.
La silice réagit avec le calcaire pour former des composés responsables de la résistance du ciment. La silice contribue également aux qualités hydrauliques du ciment et aide à son durcissement lorsqu'elle est mélangée à l'eau.
Lors de la fabrication du ciment, les fabricants doivent contrôler les quantités de silice pour produire du ciment avec les résultats souhaités. Un excès de silice peut retarder le développement de la résistance et nécessitera un temps de durcissement supplémentaire. Trop de silice peut également augmenter le retrait du ciment, entraînant des fissures qui se développent pendant le séchage.
Alumine
L'alumine, ou oxyde d'aluminium, est dérivée de la bauxite. La bauxite est un minéral argileux riche en aluminium.
L'alumine aide le ciment à prendre plus rapidement et améliore la résistance aux sulfates. Il aide également le ciment à produire de la chaleur pendant l'hydratation, ce qui est important pour aider le ciment à prendre par temps froid.
Trop d’alumine peut entraîner une prise trop rapide du ciment, ce qui rend son utilisation difficile. Des quantités excessives d’alumine peuvent entraîner une résistance rapide à court terme mais réduire la durabilité du ciment à long terme.
Minerai de fer
Le minerai de fer est une roche ou un minéral contenant du fer métallique. Le minerai de fer contient des oxydes de fer comme l’hématite et la magnétite, qui sont des ingrédients importants du ciment.
Le minerai de fer agit comme colorant dans le ciment. Il peut créer des nuances de ciment rouge, marron et noir, contribuant ainsi à l’attrait esthétique. Le minerai de fer agit également comme agent fondant pour réduire le point de fusion des matières premières. Cela les aide à fusionner plus efficacement.
Les impuretés telles que le soufre ou le phosphore présentes dans le minerai de fer nuisent à la résistance, à la durabilité et à l’ouvrabilité du ciment.
Agrégats
Les granulats sont des matériaux granulaires que les producteurs de ciment ajoutent au mélange de ciment. Ils fournissent la majorité du volume du mélange et assurent volume, résistance et stabilité. Les granulats courants dans le ciment sont le sable, le gravier, la pierre concassée, les granulats de béton recyclé (RCA) et les granulats légers tels que l'argile expansée, le schiste ou l'ardoise.
La nature imbriquée des granulats contribue à la résistance globale et à la capacité portante du ciment. Ils aident à contrôler le retrait du ciment pendant le processus de séchage et de durcissement. L’ajout de granulats contribue également à maintenir le coût du ciment à un niveau inférieur.
Les granulats augmentent le besoin en eau supplémentaire pour assurer une bonne ouvrabilité du ciment. Certains granulats peuvent également provoquer une réaction alcali-silice avec les composants alcalins de la pâte de ciment, ce qui peut provoquer des fissures, une expansion et une détérioration du ciment au fil du temps.
Gypse
Le gypse est un minéral composé de sulfate de calcium dihydraté et est un additif courant dans le ciment. Le gypse agit comme un retardateur dans le ciment, ralentissant le temps de prise initial. Cette qualité permet aux travailleurs une meilleure maniabilité et un placement prolongé. L’ajout de gypse permet d’éviter le durcissement rapide du ciment au contact de l’eau et protège le ciment de la détérioration dans les environnements riches en soufre.
Trop de gypse peut entraîner un retard dans le développement de la résistance. Les fabricants doivent également tenir compte de la composition chimique exacte des ingrédients spécifiques de leur ciment, car le gypse peut réagir avec certains produits chimiques présents dans le mélange et dégrader les performances et les propriétés du ciment.
Matériaux Cimentaires Supplémentaires (SCM)
En plus des ingrédients standards du ciment, certains ciments contiennent des matériaux cimentaires. Ces matériaux comprennent les cendres volantes, la fumée de silice, les pouzzolanes et les scories.
Les SCM offrent de nombreux avantages dans le ciment. Ils contribuent à améliorer la maniabilité, la cohésion, la résistance et la durabilité, ainsi qu’à réduire la perméabilité et l’évolution de la température du ciment. L’introduction des SCM contribue également à améliorer les avantages environnementaux d’un type particulier de ciment. De nombreux SCM sont des sous-produits de l’industrie du ciment qui seraient envoyés dans les décharges s’ils n’étaient pas broyés pour entrer dans la composition du ciment. Ils contribuent également à réduire le besoin de production de ciment brut.
Dans certains cas, les SCM sont associés à un développement retardé de la résistance du ciment. Les SCM sont disponibles dans différentes compositions et tailles de particules, ils peuvent donc varier en fonction des qualités qu'ils produisent. Les producteurs de ciment doivent sélectionner soigneusement les SCM pour produire du ciment présentant les qualités souhaitées.
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