Chapitre II, Ciment.pdf

# Introduction au ciment et aux liants hydrauliques Ce chapitre introduit le concept fondamental des liants hydrauliques, en se concentrant particulièrement sur le ciment, son origine historique, ses propriétés et sa distinction par rapport à d'autres liants comme la chaux. ### 1.1 Définition et rôle des liants hydrauliques Un liant hydraulique est un matériau qui durcit par réaction chimique avec l'eau, conservant cette capacité même en milieu immergé. Son rôle principal dans la construction est de répartir uniformément la pression sur la surface des particules. La sélection rigoureuse des liants hydrauliques est essentielle en fonction des spécificités de l'ouvrage à réaliser [2](#page=2). ### 1.2 Le ciment : présentation générale Le ciment est un matériau ancien, mais plus complexe que la chaux. Sa production à grande échelle, initiée au début du XIXe siècle, nécessite des procédés industriels. Le ciment est issu du broyage d'une matière artificielle appelée "Clinker". Le Clinker est obtenu par cuisson à très haute température d'un mélange de calcaire et de chaux [5](#page=5). Après le broyage du Clinker, on y incorpore environ 5 % de gypse. Les propriétés de résistance et de cohésion du ciment sont significativement supérieures à celles de la chaux, ce qui explique son adoption quasi universelle dans la construction contemporaine [5](#page=5). #### 1.2.1 Propriétés hydrauliques du ciment Le ciment est classé comme un liant hydraulique car, une fois mélangé à de l'eau, il forme une pâte qui initie une prise puis durcit. Ces réactions confèrent au ciment ses propriétés hydrauliques [6](#page=6). #### 1.2.2 Utilisations du ciment Sous forme de poudre, le ciment est utilisé pour la confection du béton et du mortier. Actuellement, il est le plus souvent employé dans la fabrication de dallages, de parpaings, d'enduits et de mortiers. À l'origine, le ciment résultait de la réaction endothermique entre le calcaire et l'argile, qui, mélangés à de l'eau, permettaient d'agglomérer des sables et des granulats. Au fil du temps, d'autres composants ont été ajoutés pour adapter le ciment à diverses utilisations, créant ainsi des matériaux composites semblables à des roches artificielles comme le béton et le mortier [6](#page=6) [8](#page=8). > **Tip:** Comprendre la différence entre les liants hydrauliques (qui durcissent avec l'eau) et d'autres liants (comme le plâtre qui peut durcir à l'air) est crucial pour choisir le bon matériau de construction. ### 1.3 Distinction avec d'autres liants : la chaux et le plâtre Bien que le plâtre puisse être utilisé comme liant dans certains cas, notamment pour l'assemblage de panneaux ou de carreaux, il diffère du ciment et de la chaux. Le plâtre peut être utilisé seul pour sceller des objets ou créer des enduits. Le ciment, quant à lui, est un liant hydraulique aux performances de résistance et de cohésion bien supérieures à celles de la chaux [2](#page=2) [5](#page=5). ### 1.4 Historique du ciment Les premières utilisations de liants hydrauliques remontent à l'époque romaine, où la pouzzolane (une terre volcanique) était mélangée à la chaux. Le ciment moderne, connu sous le nom de ciment Portland, a été inventé en 1824 par Joseph Aspdin, un ingénieur-maçon anglais. Il a choisi ce nom car la couleur grise de son ciment rappelait celle de la pierre extraite de l'île de Portland [11](#page=11). > **Example:** L'ajout de gypse au Clinker (environ 5 %) est une étape clé dans la fabrication du ciment moderne, régulant sa prise et son durcissement [5](#page=5). --- # Fabrication du ciment La fabrication du ciment est un processus industriel complexe qui transforme des matières premières naturelles en un liant hydraulique essentiel pour la construction. Elle implique l'extraction, le concassage, la préparation et le mélange précis des matériaux, suivis d'une cuisson à très haute température pour former le clinker, lequel est ensuite broyé avec des ajouts pour obtenir le ciment final [13](#page=13) [24](#page=24). ### 2.1 Extraction des matières premières L'extraction des matières premières constitue la première étape de la production de ciment. Le principal constituant est le calcaire, qui est extrait dans des carrières à ciel ouvert. La roche est abattue à l'explosif pour la fragmenter en blocs plus gérables, qui sont ensuite chargés dans des dumpers pour être transportés vers les concasseurs. L'argile, un autre composant essentiel, est généralement moins compacte et est donc exploitée à l'aide d'excavateurs ou de roues-pelles avant d'être transportée par camions [14](#page=14). ### 2.2 Concassage Une fois extraits, les matériaux bruts, qu'il s'agisse de roches calcaires ou d'argile, présentent des granulométries importantes, pouvant atteindre la taille de blocs cubiques d'un mètre. Le concassage vise à réduire ces dimensions grossières, généralement sur les sites d'extraction mêmes. L'objectif est de limiter la granulométrie des matériaux à un maximum de 50, voire 100 millimètres. Des concasseurs fixes ou mobiles sont employés pour cette opération [15](#page=15). ### 2.3 Préparation de la matière première (le cru) La matière première pour la fabrication du ciment, appelée « cru » ou « farine », est un mélange homogène de calcaire et d'argile. Les proportions de ces deux composants sont cruciales et dépendent de leurs compositions chimiques spécifiques, mais le rapport typique est d'environ 80 % de calcaire et 20 % d'argile [16](#page=16). Plusieurs procédés permettent la préparation du cru : * **Voie sèche:** C'est la méthode la plus couramment utilisée. Elle se décompose en plusieurs phases [17](#page=17): * **Préhomogénéisation:** Les matériaux sont déposés en couches successives de faible épaisseur pour former un « tas de préhomogénéisation », assurant un mélange préliminaire [17](#page=17). * **Broyage-séchage:** Le mélange est ensuite repris, séché et broyé en une poudre fine dont les grains sont inférieurs à 160 microns [17](#page=17). * **Séparation:** Cette phase permet de renvoyer au broyeur les particules n'ayant pas atteint la finesse désirée et de récupérer les fines présentes dans les gaz [17](#page=17). * **Homogénéisation:** Par un brassage mécanique ou pneumatique intense, on obtient un produit parfaitement homogène avec des caractéristiques chimiques uniformes, prêt pour la cuisson [17](#page=17). * **Voie humide :** Le mélange est effectué en présence d'eau, formant une boue (barbotine). * **Voie semi-sèche et semi-humide :** Ces méthodes combinent des aspects des voies sèche et humide. > **Tip:** L'homogénéité du cru est primordiale pour garantir la qualité constante du ciment produit [17](#page=17). ### 2.4 La cuisson (Clinkérisation) Le cru préparé est ensuite introduit dans un four rotatif, légèrement incliné, dont les dimensions peuvent atteindre 5 mètres de diamètre et 80 à 100 mètres de longueur. À l'intérieur du four, le cru est chauffé à des températures très élevées, comprises entre 1400 et 1500 °C [19](#page=19) [20](#page=20) [9](#page=9). Cette cuisson, appelée clinkérisation, provoque la transformation chimique des composants du cru en nodules de silicates de calcium, formant le clinker. Le clinker est le constituant principal du ciment, représentant environ 80 % de sa composition. Ce processus est très énergivore et contribue de manière significative aux émissions de gaz à effet de serre, notamment le dioxyde de carbone (CO2) généré lors de la cuisson [19](#page=19) [7](#page=7) [9](#page=9). > **Example:** Les nodules de clinker incandescent sont visibles à la sortie du four avant d'être refroidis [10](#page=10). ### 2.5 Le refroidissement Après leur formation à très haute température (1200 à 1450 °C à la sortie du four) les nodules de clinker incandescent subissent une opération de refroidissement. Le but est de réduire leur température à environ 50 à 250 °C, en fonction des types de refroidisseurs utilisés. Ce refroidissement rapide est important pour stabiliser la structure du clinker et préparer sa transformation ultérieure en ciment [10](#page=10) [21](#page=21). ### 2.6 Le broyage du ciment Une fois refroidi, le clinker est transporté vers des broyeurs pour être réduit en poudre fine. C'est lors de cette étape que le ciment prend sa forme pulvérulente finale. Le broyage n'est pas seulement mécanique; il inclut également l'ajout de constituants essentiels [10](#page=10) [21](#page=21): * **Gypse:** Ajouté dans le but de réguler la prise du ciment, c'est-à-dire le temps qu'il met à durcir après avoir été mélangé à l'eau [21](#page=21). * **Autres constituants:** Selon le type de ciment souhaité, d'autres ajouts peuvent être incorporés, tels que le filler calcaire, le laitier de haut fourneau ou des cendres volantes [21](#page=21). Ces ajouts permettent d'obtenir les différents types de ciments normalisés, chacun ayant des propriétés spécifiques adaptées à divers usages de construction [21](#page=21). > **Tip:** Le broyage se fait généralement dans des broyeurs à boulets, des appareils cylindriques remplis de boulets en acier ou en céramique qui, par rotation, pulvérisent le clinker et les ajouts [22](#page=22). ### 2.7 Stockage, ensachage et expédition Après le broyage, le ciment obtenu est dirigé vers des silos de stockage pour être conservé avant sa commercialisation. Le ciment peut ensuite être conditionné de deux manières principales [23](#page=23): * **En vrac:** Il est expédié tel quel par des camions-citernes, des wagons ou des péniches [23](#page=23). * **En sacs:** Il est ensaché dans des sacs en papier kraft, généralement de 25 kg ou 35 kg. Les machines d'ensachage peuvent traiter entre 2000 et 4000 sacs par heure [23](#page=23). La préparation d'un maillage solide de silicates de calcium hydratés se forme lorsque de l'eau est ajoutée au ciment [7](#page=7). --- # Composition et classification des ciments Ce chapitre détaille la composition des ciments, en se concentrant sur le clinker, le gypse et les additions minérales, ainsi que leur classification selon la norme européenne EN 197-1 et d'autres systèmes. ### 3.1 Constituants principaux du ciment Le ciment est principalement composé de clinker Portland, auquel sont ajoutés d'autres constituants pour obtenir les propriétés désirées [31](#page=31). #### 3.1.1 Le clinker Portland Le clinker Portland est le constituant fondamental des ciments. Il est obtenu par calcination d'un mélange de calcaire et d'argile. Sa composition inclut principalement des silicates de calcium et des aluminates de calcium [27](#page=27) [31](#page=31). Les constituants principaux du clinker sont les suivants [32](#page=32): * **Silicate tricalcique (C₃S)**: De formule chimique $3\text{CaO} \cdot \text{SiO}_2$, il est responsable de la résistance initiale et du durcissement rapide du ciment [32](#page=32). * **Silicate bicalcique (C₂S)**: De formule chimique $2\text{CaO} \cdot \text{SiO}_2$, il contribue à la résistance à long terme du ciment [32](#page=32). * **Aluminate tricalcique (C₃A)**: De formule chimique $3\text{CaO} \cdot \text{Al}_2\text{O}_3$, il réagit rapidement et influence la prise ainsi que la chaleur d'hydratation [32](#page=32). * **Ferrite tétracalcique (C₄AF)**: De formule chimique $4\text{CaO} \cdot \text{Al}_2\text{O}_3 \cdot \text{Fe}_2\text{O}_3$, il affecte la couleur du ciment et contribue modestement à sa résistance [32](#page=32). #### 3.1.2 Autres constituants et additions minérales D'autres matériaux peuvent être ajoutés au clinker pour modifier les propriétés du ciment. Lorsque leur masse excède 5%, ils sont considérés comme des constituants principaux; sinon, ils sont appelés constituants secondaires [31](#page=31). Parmi les additions minérales courantes, on trouve : * **Le gypse (sulfate de calcium)**: Essentiel dans le ciment Portland pour contrôler le temps de prise [27](#page=27). * **Le laitier de haut fourneau**: Un sous-produit sidérurgique qui améliore la résistance chimique et la longévité du ciment (#page=31, 34) [31](#page=31) [34](#page=34). * **Les cendres volantes**: Résidus de centrales thermiques, elles réduisent la chaleur d'hydratation du ciment (#page=31, 34) [31](#page=31) [34](#page=34). * **Les pouzzolanes naturelles**: Comme les cendres volcaniques, elles améliorent la durabilité et réduisent la perméabilité (#page=31, 33, 34) [31](#page=31) [33](#page=33) [34](#page=34). * **Le filler calcaire**: Poudre de calcaire qui améliore la maniabilité et la finition (#page=31, 34) [31](#page=31) [34](#page=34). * **Les fumées de silice** [31](#page=31). * **Les schistes calcinés** [37](#page=37). > **Tip:** L'ajout d'additions minérales permet non seulement d'ajuster les propriétés du ciment mais contribue également à réduire son impact environnemental, notamment en diminuant la teneur en clinker, dont la production est énergivore et émettrice de CO₂ [40](#page=40). ### 3.2 Classification des ciments selon la norme EN 197-1 La norme européenne EN 197-1 classe les ciments selon leur composition chimique et leurs propriétés d'usage. Cette classification repose sur la nature et la proportion des constituants. Les catégories principales sont identifiées par le sigle CEM suivi d'un chiffre romain [35](#page=35) [36](#page=36) [45](#page=45). Le tableau ci-dessous résume les différentes catégories de ciments selon la norme EN 197-1, leurs compositions, usages typiques, avantages et inconvénients [40](#page=40): | Type de ciment | Composition (EN 197-1) | Usages typiques | Avantages | Inconvénients | | :-------------------------- | :-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | :-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | :--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ | | **CEM I – Ciment Portland** | 95–100 % clinker + ≤ 5 % constituants secondaires | Bâtiments courants, béton armé, mortiers, éléments préfabriqués | Haute résistance initiale, prise rapide, très polyvalent | Forte chaleur d'hydratation, faible durabilité en milieux agressifs, impact CO₂ élevé | | **CEM II – Ciment Portland composé** | 65–94 % clinker + 6–35 % ajouts (laitier, cendres volantes, pouzzolanes, calcaire, fumée de silice) | Construction générale, fondations, béton prêt à l’emploi, ouvrages légèrement exposés | Moins de CO₂ que CEM I, meilleure durabilité, chaleur d’hydratation réduite | Résistance initiale parfois plus faible, durcissement un peu plus lent | [37](#page=37). | **CEM III – Ciment de haut fourneau** | CEM III/A : 36–65 % laitier
CEM III/B : 66–80 % laitier
CEM III/C : 81–95 % laitier | Barrages, ouvrages marins, bétons massifs, tunnels, milieux sulfatés | Très durable, très faible chaleur d’hydratation, excellente résistance chimique | Développement lent des résistances, pas idéal pour climat froid/travaux rapides | | **CEM IV – Ciment pouzzolanique** | 45–89 % clinker + 11–55 % pouzzolane | Milieux agressifs, ouvrages hydrauliques, zones chaudes, structures durables | Grande durabilité, faible chaleur d’hydratation, résistance aux sulfates | Durcissement plus lent, résistance initiale plus faible | [38](#page=38). | **CEM V – Ciment composé** | CEM V/A: 40–64 % clinker + 18–30 % laitier + 18–30 % cendres volantes/pouzzolanes
CEM V/B: 20–38 % clinker + 31–50 % laitier + 31–50 % cendres/pouzzolanes (#page=38, 39) | Milieux marins, sols sulfatés, zones chaudes, grands ouvrages durables, barrages | Très haute durabilité, très faible chaleur d’hydratation, bonne résistance chimique | Prise lente, faibles résistances initiales, pas adapté aux travaux urgents | [38](#page=38) [39](#page=39). **Détails des types de ciments selon la norme EN 197-1 :** * **CEM I: Ciment Portland pur** est le type le plus courant, très résistant, utilisé pour les fondations, poteaux et dalles. Il contient un minimum de 95% de clinker [36](#page=36) [46](#page=46). * **CEM II: Ciment Portland composé** est mélangé avec d'autres ajouts comme le laitier ou les cendres volantes. Il est plus écologique et utilisé dans la majorité des chantiers. Sa teneur en clinker varie entre 65% et 94%. Il peut être de type CEM II/A ou CEM II/B [36](#page=36) [37](#page=37) [47](#page=47). * **CEM III: Ciment au laitier** est plus résistant à certaines agressions chimiques et utilisé dans les milieux humides. La norme précise différentes teneurs en laitier: CEM III/A (36-65%), CEM III/B (66-80%), CEM III/C (81-95%) (#page=36, 40) [36](#page=36) [40](#page=40) [48](#page=48). * **CEM IV: Ciment pouzzolanique** offre une bonne durabilité et est employé dans les zones sismiques ou les milieux agressifs. Sa composition inclut 45-89% de clinker et 11-55% de pouzzolane. Il peut être de type CEM IV/A ou CEM IV/B [38](#page=38) [40](#page=40) [49](#page=49). * **CEM V: Ciment composé spécial** est utilisé dans les milieux marins, les sols sulfatés, les zones chaudes et pour les grands ouvrages durables. Il contient un mélange de clinker, de laitier et de cendres volantes ou pouzzolanes (#page=36, 39). Il existe en deux types: CEM V/A (40-64% clinker, 18-30% laitier, 18-30% cendres volantes/pouzzolanes) et CEM V/B (20-38% clinker, 31-50% laitier, 31-50% cendres/pouzzolanes) (#page=39, 40) [36](#page=36) [39](#page=39) [40](#page=40) [50](#page=50). > **Tip:** En Algérie, les ciments les plus couramment utilisés sont le CEM I et le CEM II [50](#page=50). ### 3.3 Autres classifications des ciments Outre la classification européenne EN 197-1, les ciments peuvent être classifiés selon d'autres critères [41](#page=41): * **Selon la résistance mécanique**: Les classes de résistance courantes sont 32,5, 42,5 et 52,5, exprimées en mégapascals (MPa) à 28 jours [41](#page=41). * **Selon la vitesse de durcissement**: Les désignations sont N pour normal et R pour rapide [41](#page=41). #### 3.3.1 Types spéciaux de ciments Il existe des ciments aux propriétés spécifiques pour des applications particulières [51](#page=51): * **Ciment à prise rapide**: Adapté pour les travaux urgents ou les réparations rapides. Le ciment naturel prompt est un exemple, obtenu par cuisson modérée de calcaire argileux et broyage fin, offrant une prise et un durcissement rapides [51](#page=51) [58](#page=58). * **Ciment résistant aux sulfates**: Conçu pour les ouvrages dans des environnements agressifs tels que les eaux salées ou les sols sulfatés. Le ciment pour travaux à haute teneur en sulfates est désigné ES [51](#page=51) [58](#page=58). * **Ciment blanc**: Utilisé pour des raisons esthétiques, notamment pour les éléments architecturaux apparents. Sa blancheur provient d'une très faible teneur en oxydes métalliques, nécessitant des matières premières très pures (#page=51, 58). Sa composition chimique est similaire à celle du ciment gris, mais avec une pureté accrue [51](#page=51) [58](#page=58). * **Ciment à faible chaleur d’hydratation**: Idéal pour les ouvrages massifs comme les barrages ou les fondations profondes, afin d'éviter des contraintes thermiques excessives [51](#page=51). * **Ciment alumineux**: Durcit rapidement et atteint une résistance élevée en quelques heures. Il résiste à la corrosion chimique, à la chaleur et aux milieux agressifs. Il est obtenu par fusion de bauxite et de calcaire [51](#page=51) [58](#page=58). * **Ciment pour travaux à la mer**: Désigné PM, spécifiquement formulé pour les environnements marins [58](#page=58). * **Ciment à maçonner**: Possède des propriétés et comportements analogues au ciment Portland classique, mais avec des résistances mécaniques moindres [58](#page=58). > **Example:** Le ciment alumineux fondu, produit par la fusion de bauxite et de calcaire, permet d'obtenir une résistance élevée en quelques heures et offre une bonne résistance à la chaleur et aux milieux agressifs [58](#page=58). Lorsque le ciment Portland est mélangé avec de l'eau, il subit une réaction d'hydratation qui forme une pâte durcissante, essentielle à la création du béton. Le ciment Portland est polyvalent, résistant et largement disponible, ce qui justifie son usage fréquent [27](#page=27) [28](#page=28). --- # Propriétés, utilisations et précautions relatives au ciment Le ciment est un liant hydraulique essentiel dans la construction, utilisé en poudre pour former du béton et du mortier, dont les propriétés, l'utilisation et les précautions sont cruciales pour la durabilité des ouvrages [6](#page=6). ### 4.1 Définition et nature du ciment Le ciment est défini comme un liant hydraulique, ce qui signifie qu'il durcit sous l'action de l'eau. Lorsqu'il est mélangé à l'eau, il forme une pâte qui fait prise et durcit. Sous forme de poudre, il est le constituant principal pour la confection du béton et du mortier. Il est couramment employé dans la fabrication de dallages, de parpaings, d'enduits et de mortiers [26](#page=26) [6](#page=6). ### 4.2 Propriétés du ciment Les propriétés du ciment peuvent être classées en trois catégories principales : physiques, mécaniques et chimiques. #### 4.2.1 Propriétés physiques * **Finesse:** La finesse de la poudre de ciment influence directement la rapidité de sa prise. Une poudre plus fine entraîne une prise plus rapide [42](#page=42). * **Temps de prise:** Ce temps est généralement compris entre une et deux heures [42](#page=42). * **Chaleur d'hydratation:** Il s'agit de la chaleur libérée durant la réaction de prise du ciment avec l'eau. Cette chaleur doit être maîtrisée afin d'éviter la fissuration des ouvrages [42](#page=42). #### 4.2.2 Propriétés mécaniques * **Résistance à la compression:** C'est le critère mécanique le plus important du ciment [43](#page=43). * **Résistance à la traction:** Le ciment présente une faible résistance à la traction, ce qui est généralement compensé dans le béton armé par l'ajout d'armatures en acier [43](#page=43). #### 4.2.3 Propriétés chimiques * **Réactions d'hydratation:** Ces réactions impliquent la formation de gels de silicates et d'aluminates hydratés, qui sont responsables de la résistance du béton [44](#page=44) [52](#page=52). * **Sensibilité aux agressions:** Le ciment peut être sensible aux sulfates et à la carbonatation, d'où l'importance de recourir à des ciments spéciaux dans certaines conditions [44](#page=44). ### 4.3 Le processus d'hydratation du ciment L'hydratation du ciment survient lors de l'ajout d'eau à la pâte de ciment. Ce processus implique une série de réactions chimiques qui conduisent à la formation d'un gel solide, les silicates de calcium hydratés (C-S-H), qui confère sa résistance au béton. Ce processus se déroule en trois étapes distinctes [52](#page=52): 1. **Prise:** La pâte commence à durcir [52](#page=52). 2. **Durcissement:** La résistance du matériau augmente progressivement [52](#page=52). 3. **Maturation:** La résistance finale est généralement atteinte à 28 jours [52](#page=52). Le clinker, obtenu par chauffage d'un mélange de calcaire et d'argile à haute température puis refroidissement rapide, est la base du ciment. Ce clinker est ensuite mélangé avec du gypse et éventuellement d'autres produits, puis finement broyé pour obtenir le ciment [70](#page=70). ### 4.4 Utilisation et précautions L'utilisation correcte du ciment est primordiale pour garantir la qualité et la durabilité des constructions. #### 4.4.1 Stockage et manipulation Il est essentiel de stocker le ciment dans un endroit sec et bien ventilé, car il est très sensible à l'humidité [53](#page=53). #### 4.4.2 Dosages et mélange Il est impératif de respecter les dosages recommandés pour éviter les risques de fissuration. L'obtention d'un mélange homogène est également cruciale pour assurer la qualité du béton ou du mortier produit [53](#page=53). #### 4.4.3 Risques et défauts à éviter Plusieurs erreurs peuvent compromettre la qualité des ouvrages : * **Ajout excessif d'eau:** Cela entraîne une diminution significative de la résistance du matériau [56](#page=56). * **Malaxage insuffisant:** Un mélange non homogène peut affecter les propriétés mécaniques [56](#page=56). * **Séchage trop rapide:** L'exposition au soleil ou au vent peut provoquer un séchage accéléré et induire des fissures [56](#page=56). * **Dosage incorrect:** Le non-respect des proportions recommandées pour les différents composants peut altérer la performance [56](#page=56). > **Tip:** Comprendre la différence entre ciment, mortier et béton est fondamental. Le ciment est le liant de base. Le mortier est un mélange de ciment, de sable et d'autres composants. Le béton est un mélange de ciment, de sable et de gravier [69](#page=69). #### 4.4.4 Normes d'utilisation (simplifiées) Pour la fabrication de 1 m³ de béton courant, les proportions généralement admises sont : * Ciment: 250 à 350 kg [57](#page=57). * Sable: 0,5 m³ [57](#page=57). * Gravier: 0,8 m³ [57](#page=57). * Eau: 150 à 180 L [57](#page=57). ### 4.5 Utilisations diverses du ciment Le ciment est un matériau polyvalent utilisé dans de nombreuses applications architecturales et de construction. #### 4.5.1 Dans le béton Il est le composant principal pour la réalisation de poteaux, poutres, dalles et escaliers [54](#page=54). #### 4.5.2 Dans le mortier Le mortier à base de ciment est utilisé pour la maçonnerie de briques, ainsi que pour les enduits intérieurs et extérieurs [54](#page=54). #### 4.5.3 Revêtements décoratifs Le ciment permet la création de revêtements esthétiques tels que le béton ciré, très prisé en design intérieur, des panneaux architecturaux, et même du mobilier en béton (plans de travail, tables) [55](#page=55). #### 4.5.4 Chapes et sous-couches Il est utilisé pour le nivellement des sols et comme support pour la pose de carrelage et de résine [55](#page=55). ### 4.6 Ciment blanc : propriétés et utilisations spécifiques Le ciment blanc se distingue par sa teinte claire, le rendant idéal pour des applications esthétiques. #### 4.6.1 Caractéristiques Le ciment blanc possède une composition chimique très similaire aux ciments gris, mais se caractérise par une teneur extrêmement faible en oxydes métalliques (fer, manganèse, chrome) ces derniers étant responsables de la couleur grise du ciment classique. Sa blancheur provient de cette faible teneur en impuretés. Sa fabrication exige la sélection de matières premières très pures et des processus spécifiques pour éviter toute oxydation métallique. Il est généralement plus coûteux en raison de sa pureté [59](#page=59) [60](#page=60) [61](#page=61). #### 4.6.2 Types de ciments blancs Les ciments blancs sont conformes à la norme NF EN 197-1 et se déclinent en plusieurs types : * **Ciments blancs CEM I 52,5 et 42,5:** Ce sont des ciments Portland haut de gamme, composés d'au moins 95% de clinker. Ils sont souvent utilisés par les centrales à béton et les usines de préfabrication [63](#page=63). * **Ciments blancs au calcaire CEM II 42,5 et 32,5:** Ces ciments Portland composés sont obtenus par broyage du clinker avec une adjonction de carbonate de calcium (calcaire). Ils sont plus économiques mais présentent des résistances plus faibles et sont généralement commercialisés en sacs pour les petits travaux de maçonnerie [64](#page=64). #### 4.6.3 Utilisations du ciment blanc Le ciment blanc est privilégié pour : * **Ouvrages esthétiques en béton blanc:** Éléments architecturaux tels que appuis de fenêtre, seuils, piliers, corniches, bandeaux, escaliers. Aménagements extérieurs comme les allées, murets, bancs, plages de piscine [65](#page=65). * **Ouvrages esthétiques en mortier blanc:** Maçonnerie apparente, jointoiement de carrelage, chape décorative, enduits de façade, montage de murs en brique ou pierre [66](#page=66). * **Ouvrages esthétiques en béton ou mortier coloré:** Le ciment blanc permet d'obtenir des teintes claires plus facilement lors de l'ajout de pigments (3% à 5% de la masse de ciment) [67](#page=67). * **Mélange avec de la chaux:** Il peut être utilisé bâtardé avec de la chaux hydraulique naturelle pour des enduits esthétiques ou des mortiers de hourdage [67](#page=67). --- ## Erreurs courantes à éviter - Révisez tous les sujets en profondeur avant les examens - Portez attention aux formules et définitions clés - Pratiquez avec les exemples fournis dans chaque section - Ne mémorisez pas sans comprendre les concepts sous-jacents

| Term | Definition | |------|------------| | Liant hydraulique | Matériau qui durcit par réaction chimique avec l'eau, et peut continuer à durcir sous l'eau. Il est utilisé pour agglomérer des particules et répartir la pression. | | Hydraulicité | Capacité d'un liant à faire prise et à durcir sous l'action de l'eau, voire sous l'eau. | | Clinker | Produit obtenu par la cuisson à très haute température d'un mélange de calcaire et d'argile, constituant la matière première principale du ciment. | | Cuisson (Clinkérisation) | Processus de chauffage à environ 1450°C d'un mélange de calcaire et d'argile pour former le clinker. | | Matière première (cru) | Mélange homogène de calcaire et d'argile, préparé avant la cuisson pour la fabrication du ciment. | | Voie sèche | Procédé de préparation de la matière première du ciment où le mélange est séché et broyé en poudre avant d'être cuit. | | Broyage-séchage | Étape de la préparation du cru par voie sèche où le mélange est séché et réduit en une poudre fine. | | Homogénéisation | Phase de préparation de la matière première visant à obtenir un produit aux caractéristiques chimiques uniformes grâce à un brassage intensif. | | Four rotatif | Appareil cylindrique légèrement incliné où le cru est chauffé à très haute température pour produire le clinker. | | Refroidissement | Opération visant à abaisser la température du clinker sortant du four à un niveau permettant son traitement ultérieur. | | Broyage | Opération de réduction de la taille des granules de clinker en poudre, et d'ajout de gypse et d'autres constituants pour obtenir le ciment. | | Gypse | Sulfate de calcium ajouté au clinker lors du broyage pour réguler la prise du ciment. | | Filler calcaire | Poudre fine de calcaire ajoutée au ciment pour améliorer sa maniabilité et sa finition. | | Laitier de haut fourneau | Sous-produit de l'industrie sidérurgique, utilisé comme addition minérale dans certains ciments pour améliorer la résistance chimique et la longévité. | | Cendres volantes | Résidus issus des centrales thermiques, utilisés comme additions minérales pour réduire la chaleur d'hydratation du ciment. | | Pouzzolanes | Matériaux naturels (comme les cendres volcaniques) ou industriels utilisés comme additions minérales pour améliorer la durabilité et réduire la perméabilité du ciment. | | Prise | Début de durcissement de la pâte de ciment mélangée à l'eau. | | Durcissement | Augmentation progressive de la résistance du ciment après la prise. | | Maturation | Phase finale où le ciment atteint sa résistance ultime, généralement mesurée à 28 jours. | | Chaleur d'hydratation | Chaleur libérée par les réactions chimiques lors du mélange du ciment avec l'eau, qu'il faut maîtriser pour éviter les fissures. | | Résistance à la compression | Capacité d'un matériau à supporter des forces de compression, critère principal de performance pour le ciment et le béton. | | Résistance à la traction | Capacité d'un matériau à supporter des forces d'étirement, généralement faible pour le ciment, compensée par l'acier dans le béton armé. | | Carbonatation | Réaction chimique entre le dioxyde de carbone de l'air et les constituants hydratés du ciment, pouvant affecter sa durabilité. | | Ciment Portland | Type de ciment le plus couramment utilisé, obtenu par broyage du clinker avec du gypse. | | CEM I | Désignation européenne pour le ciment Portland pur, composé à plus de 95% de clinker. | | CEM II | Désignation européenne pour le ciment Portland composé, contenant du clinker et des ajouts minéraux. | | CEM III | Désignation européenne pour le ciment au laitier, utilisant une proportion importante de laitier de haut fourneau. | | CEM IV | Désignation européenne pour le ciment pouzzolanique, contenant des pouzzolanes comme addition. | | CEM V | Désignation européenne pour le ciment composé, mélangeant plusieurs additions comme le laitier et les pouzzolanes. | | Béton | Matériau de construction composé de ciment, de sable, de gravier et d'eau. | | Mortier | Mélange de ciment, de sable et d'eau, utilisé pour la maçonnerie et les enduits. | | Résistance mécanique | Capacité d'un matériau à résister aux contraintes mécaniques, mesurée par exemple en MPa. Les classes courantes sont 32,5, 42,5 et 52,5. | | Vitesse de durcissement | Indique la rapidité avec laquelle le ciment atteint sa résistance. Les désignations N (normal) et R (rapide) sont utilisées. | | Ciment blanc | Ciment Portland de très faible teneur en oxydes métalliques, offrant une teinte blanche pour des applications esthétiques. | | Ciment à prise rapide | Ciment conçu pour durcir rapidement, utilisé pour les travaux urgents ou les réparations. | | Ciment résistant aux sulfates | Ciment spécialement formulé pour résister à la dégradation causée par les sulfates présents dans certains environnements. | | Ciment à faible chaleur d’hydratation | Ciment qui libère moins de chaleur lors de la prise, adapté aux ouvrages massifs pour éviter les contraintes thermiques. | | Ciment alumineux | Ciment à durcissement rapide et bonne résistance chimique, obtenu par fusion de bauxite et de calcaire. |