Histoire et développement du ciment Portland
Le ciment Portland, sans doute l’un des matériaux manufacturés les plus importants de l’humanité, a été inventé et breveté par Joseph Aspdin de Leeds en 1824. Aspdin a produit du ciment en chauffant du calcaire en poudre mélangé à de l’argile dans un four et en broyant le clinker résultant en une poudre. Il a appelé le produit « Ciment Portland » en raison de sa ressemblance, lorsqu’il est fixé, avec la pierre de Portland, un type de pierre extraite sur l’île de Portland. Le ciment d’Aspdin a été amélioré en 1843 par son fils William, en chauffant vigoureusement et en utilisant un meilleur équipement de broyage pour manipuler le clinker dur. À ce jour, le ciment Portland est toujours le ciment le plus utilisé dans le monde.
Fabrication du ciment Portland
Le ciment est généralement fabriqué par deux procédés:
- Procédé humide
- Procédé sec
Les deux procédés sont fondamentalement similaires, à l’exception du fait que dans le processus humide, les matières premières sont broyées avec de l’eau avant d’être introduites dans le four. Bien qu’il y ait peu de différence d’efficacité entre les deux procédés, le procédé humide présentait les inconvénients d’une émission de CO2 et d’une consommation de carburant accrue pour évaporer l’eau dans la suspension. Cela a fait que la plupart des fabricants de ciment préfèrent le processus sec au processus humide.
La fabrication du ciment par voie sèche comporte cinq étapes, qui sont décrites ci-dessous.
- Concassage et broyage: Les matières premières comme le calcaire et l’argile, obtenues à partir de la carrière, sont broyées pour former une poudre fine.
- Dosage des matières premières: La matière première broyée est mélangée dans des proportions correctes pour former ce qu’on appelle « l’alimentation brute” ou « l’alimentation en four”.
- Chauffage de la « charge brute » dans un four rotatif: La « charge brute » est introduite dans l’extrémité supérieure du four rotatif par un convoyeur et chauffée à environ 1400 à 1500 degrés Celsius.
- Formation de clinker: Le nouveau produit obtenu à partir du four rotatif est appelé le « clinker”. Le clinker rouge déchargé du four est laissé refroidir et envoyé à la cimenterie.
- Broyage du clinker avec du gypse: Le clinker de ciment est généralement broyé dans un broyeur à boulets pour former une poudre fine. Une petite quantité de gypse (5%) est utilisée dans ce processus de broyage pour contrôler les propriétés de prise du béton lorsqu’il est mélangé à de l’eau. Le produit final de ce processus est appelé « Ciment Portland ».
Le ciment ainsi produit est si fin qu’il passe presque complètement à travers un tamis de 0,075 mm. Le ciment est ensuite emballé et transporté pour divers projets de construction.
Variations du ciment Portland
La méthode ci-dessus produit du ciment Portland « à usage général » qui est utilisé pour la plupart des travaux de construction. D’autres variétés modifiées de ciment Portland sont également fabriquées afin de répondre à divers objectifs / exigences de construction spécifiques.
Ciment Portland résistant aux sulfates: La présence d’une forte teneur en sulfates dans les eaux souterraines provoque des dommages tels que la fissuration, l’entartrage et l’expansion des bétons. L’utilisation de ciment Portland résistant aux sulfates empêche le sulfate de pénétrer dans le béton, améliorant ainsi sa longévité.
Ciment Portland blanc: Ce type de ciment est destiné à être utilisé à des fins architecturales où le béton de couleur blanche est souhaité. Ceci diffère du ciment gris principalement par sa couleur. La couleur blanche est obtenue en contrôlant l’utilisation de la ferrite, ce qui donne au ciment sa couleur grise caractéristique.
Ciment Portland à durcissement rapide: Ceci est similaire au ciment Portland ordinaire, sauf que ses particules sont plus finement broyées pour faciliter une réaction rapide avec l’eau. Il est utilisé lorsque la croissance rapide de la résistance des formes ou des structures est requise.
Ciment Portland à faible chaleur d’hydratation: Ce type de ciment développe sa résistance à un rythme plus lent que les autres types de ciment. Ce ciment est utilisé dans d’énormes structures en béton telles que les barrages. Ceux-ci sont produits sur demande spécifique pour de grands projets.
Ciment Portland dans la chape
Le ciment comme composant clé de la chape: Le ciment Portland est utilisé comme ingrédient vital pour la plupart des types de chape. Un mélange de chape ciment-sable standard est constitué de 1 partie de ciment Portland et de 4,5 parties d’agrégats et d’eau. Le ciment agit comme l’agent liant qui maintient l’agrégat ensemble, jouant un rôle clé dans les propriétés de prise et de durcissement de la chape.
Selon le Code de pratique BS8204, le ciment Portland (CEM-I) ou un mélange composite de ciment Portland de classe de résistance 42,5 N est recommandé pour les applications de chape.
Dans les cas où des ciments de plus faible résistance sont utilisés, le mélange doit être compensé par une quantité supplémentaire de ciment pour obtenir les propriétés et les performances attendues. Par exemple, dans les cas où le ciment a une résistance de 32.5N est utilisé, 10% supplémentaires de ciment doivent être ajoutés pour atteindre la résistance et les performances attendues.
Le ciment Portland, un matériau de construction inestimable, a révolutionné l’industrie de la construction. Sa domination sur les autres ciments est due à sa forte nature, à ses bonnes propriétés hydrauliques et à sa capacité à transporter une grande proportion d’agrégats. En dehors de cela, la fabrication de ciment Portland a le potentiel de convertir les sous-produits industriels en matières premières. Divers impacts environnementaux tels que l’émission de pollution atmosphérique, le rejet de CO2 et la consommation de grandes quantités de carburant provoquées lors de la fabrication du ciment Portland sont strictement contrôlés par une technologie improvisée attribuant ainsi son succès.
