Chapitre II, Ciment.pdf

# Présentation générale du ciment Le ciment est un liant hydraulique essentiel dans la construction moderne, caractérisé par une histoire ancienne et un processus de fabrication industriel aboutissant à des propriétés supérieures à celles de la chaux [5](#page=5) [6](#page=6). ### 1.1 Définition et nature du ciment Le ciment est défini comme un liant hydraulique. Un liant hydraulique est un matériau qui se forme et durcit par réaction chimique avec l'eau, conservant cette capacité même sous l'eau, une propriété nommée "hydraulicité". Le ciment, sous forme de poudre, est utilisé pour confectionner du béton et du mortier [2](#page=2) [69](#page=69) [6](#page=6). > **Tip:** La sélection rigoureuse des liants hydrauliques, y compris le ciment, est cruciale en fonction des exigences spécifiques de l'ouvrage à réaliser [2](#page=2). ### 1.2 Histoire ancienne et origine Les premières utilisations d'un liant hydraulique remontent aux Romains, qui employaient la pouzzolane, une terre volcanique, mélangée à de 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 lui a donné le nom de "Portland" en raison de sa couleur grise, similaire à celle de la pierre de l'île de Portland [11](#page=11) [5](#page=5). ### 1.3 Processus de fabrication à grande échelle La fabrication du ciment à grande échelle, mise au point au début du XIXème siècle nécessite des moyens industriels considérables. Le processus commence par le chauffage à très haute température d'un mélange de calcaire et d'argile, généralement dans des proportions d'environ 80% de calcaire et 20% d'argile pour les ciments courants. Ce mélange est chauffé à une température avoisinant 1450°C, puis refroidi brusquement. Ces opérations déclenchent plusieurs réactions chimiques qui conduisent à la formation d'une roche artificielle appelée "Clinker". Le clinker est ensuite broyé finement [5](#page=5) [70](#page=70) [7](#page=7). > **Tip:** L'ajout de 5% de gypse à la poudre de clinker est une étape clé pour obtenir le ciment fini. D'autres produits peuvent également être incorporés en fonction de l'utilisation finale du ciment [5](#page=5) [70](#page=70). ### 1.4 Propriétés et utilisation La résistance et la cohésion du ciment sont incomparablement supérieures à celles de la chaux, ce qui explique son adoption quasi générale dans la construction contemporaine. Lorsque de l'eau est ajoutée au ciment, il se forme un maillage très solide de nanocristaux de silicates de calcium hydratés. Le ciment permet d'agglomérer des sables et des granulats, constituant ainsi des roches artificielles comme les bétons et les mortiers [5](#page=5) [7](#page=7) [8](#page=8). Actuellement, le ciment est le plus souvent employé dans la confection de dallages, de parpaings, d'enduits et de mortiers. Il est généralement fourni en sac, prêt à être mélangé avec de l'eau et des granulats sur le chantier [26](#page=26) [6](#page=6). > **Example:** Le ciment est le liant de base. Le mortier est un mélange de ciment avec du sable et d'autres composants. Le béton, quant à lui, est un mélange de ciment, de sable et de gravier [69](#page=69). ### 1.5 Comparaison avec la chaux À la différence du plâtre, qui peut être utilisé seul pour sceller un objet ou former un enduit, le ciment et la chaux nécessitent une formulation spécifique pour l'assemblage de matériaux. Les qualités du ciment, notamment sa résistance et sa cohésion, sont particulièrement adaptées aux exigences de la construction moderne, le distinguant ainsi de la chaux [2](#page=2) [5](#page=5). --- # Fabrication du ciment Ce chapitre détaille le processus de fabrication du ciment, depuis l'extraction des matières premières jusqu'à l'expédition du produit fini. ### 2.1 Aperçu général du processus La fabrication du ciment est un processus industriel complexe qui transforme des matières premières naturelles en un liant hydraulique essentiel pour la construction. Le produit intermédiaire clé est le clinker, obtenu par la cuisson d'un mélange de calcaire et d'argile. Ce clinker est ensuite broyé finement avec du gypse et d'autres additifs pour produire le ciment final [13](#page=13) [70](#page=70) [9](#page=9). ### 2.2 Les étapes de fabrication Le processus de fabrication du ciment comprend plusieurs étapes distinctes [13](#page=13): #### 2.2.1 Extraction L'extraction des matières premières se fait principalement dans des carrières à ciel ouvert. Le calcaire, une roche solide, est abattu à l'explosif pour être fragmenté en blocs avant d'être transporté vers les concasseurs. L'argile, étant plus meuble, est extraite à l'aide d'excavateurs ou de roues-pelles et transportée par camions [14](#page=14). #### 2.2.2 Concassage Les matériaux extraits, qu'il s'agisse de calcaire ou d'argile, présentent des granulométries grossières, parfois jusqu'à la taille d'un mètre cube. Le concassage vise à réduire cette granulométrie à un maximum de 50 à 100 millimètres. Cette opération est généralement effectuée sur les sites d'extraction et utilise des concasseurs fixes ou mobiles [15](#page=15). #### 2.2.3 Préparation de la matière première (cru) La matière première du ciment est un mélange de calcaire et d'argile, désigné sous les noms de « cru » ou « farine ». La préparation du cru consiste à réaliser un mélange homogène de ces deux composants dans des proportions définies, typiquement autour de 80 % de calcaire pour 20 % d'argile, en fonction de leur composition chimique. Il existe plusieurs procédés pour cette préparation: par voie sèche, par voie humide, par voie semi-sèche ou par voie semi-humide [16](#page=16). ##### 2.2.3.1 Préparation par voie sèche La voie sèche est le procédé le plus couramment utilisé. Elle se décompose en plusieurs phases [17](#page=17): * **Préhomogénéisation:** Cette étape initiale vise à obtenir un mélange préliminaire en déposant les matériaux constitutifs du cru en couches successives de faible épaisseur, formant un « tas de préhomogénéisation » [17](#page=17) [18](#page=18). * **Broyage-séchage:** Le mélange préhomogénéisé est repris, puis envoyé à la station de broyage où il est séché et réduit en une poudre dont les grains sont inférieurs à 160 microns [17](#page=17). * **Séparation:** Les particules qui n'ont pas été suffisamment broyées sont renvoyées au broyeur, tandis que les fines contenues dans les gaz sont récupérées [17](#page=17). * **Homogénéisation:** Cette phase cruciale utilise un brassage, mécanique ou pneumatique, pour obtenir un produit parfaitement homogène avec des caractéristiques chimiques uniformes, prêt pour la cuisson [17](#page=17). #### 2.2.4 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 cuit à une température très élevée, comprise entre 1400 et 1500 °C. Cette cuisson, appelée clinkérisation, provoque la transformation du cru en clinker. Ce processus génère des émissions de CO2, contribuant à la consommation énergétique et à l'impact environnemental de la cimenterie. Le clinker est constitué d'un mélange de calcaire (apportant CaO) et d'aluminosilicates (apportant SiO2, Al2O3, FeO, Fe2O3) [19](#page=19) [20](#page=20) [9](#page=9). #### 2.2.5 Refroidissement Après la cuisson, le clinker sort du four à des températures très élevées, entre 1200 et 1450 °C. L'étape de refroidissement a pour objectif de ramener cette température à environ 50 à 250 °C, selon le type de refroidisseur utilisé. Des nodules de clinker incandescent à la sortie du four sont visibles avant le refroidissement et le broyage [10](#page=10) [21](#page=21). #### 2.2.6 Broyage Le clinker refroidi est ensuite broyé finement dans des broyeurs. Ce broyage a deux objectifs principaux: réduire les granules de clinker en une poudre fine et y incorporer des constituants et ajouts. Le gypse est systématiquement ajouté pour réguler la prise du ciment. D'autres constituants tels que le filler calcaire, le laitier ou les cendres peuvent également être ajoutés pour obtenir les différents types de ciments normalisés [21](#page=21) [22](#page=22) [70](#page=70). #### 2.2.7 Stockage, ensachage et expédition Une fois broyé, le ciment est transporté vers des silos de stockage. À partir de ces silos, il peut être soit ensaché, généralement en sacs de 25 kg ou 35 kg, soit expédié en vrac. L'ensachage est réalisé par des machines capables de produire entre 2000 et 4000 sacs par heure. La livraison en vrac est assurée par des camions citernes, des wagons ou des péniches [23](#page=23). > **Tip:** La température de cuisson élevée (environ 1450 °C) est l'une des raisons de la forte consommation énergétique du processus de fabrication du ciment et de sa contribution aux émissions de gaz à effet de serre [9](#page=9). > **Example:** Le rapport typique des matières premières pour le cru est d'environ 80 % de calcaire (CaCO3) et 20 % d'aluminosilicates (argiles) [16](#page=16) [9](#page=9). --- # Constituants et catégories de ciments Ce chapitre détaille la composition des ciments, en se concentrant sur les composants issus du clinker et les additions minérales, ainsi que les différentes classifications normalisées des ciments et leurs applications spécifiques [30](#page=30). ### 3.1 Constituants principaux du ciment Le ciment est principalement composé de clinker Portland et d'ajouts minéraux. Le clinker, obtenu par calcination de calcaire et d'argile, est la source des propriétés fondamentales du ciment. Les ajouts minéraux, tels que le gypse, le laitier de haut fourneau, les cendres volantes et les fumées de silice, sont ajoutés pour modifier ou améliorer certaines caractéristiques du ciment. Si la teneur de ces ajouts dépasse 5% en masse, ils sont considérés comme des constituants principaux; sinon, ils sont appelés constituants secondaires [27](#page=27) [31](#page=31). #### 3.1.1 Les constituants du clinker Portland Le clinker Portland est constitué de quatre principaux composés silicatés et aluminatés de calcium [31](#page=31) [32](#page=32): * **Silicate tricalcique (C₃S)**: Sa formule chimique est $3CaO \cdot SiO_2$. Il est responsable de la résistance initiale rapide du ciment, contribuant ainsi au durcissement précoce [32](#page=32). * **Silicate bicalcique (C₂S)**: Sa formule chimique est $2CaO \cdot SiO_2$. Ce composé confère au ciment sa résistance à long terme [32](#page=32). * **Aluminate tricalcique (C₃A)**: Sa formule chimique est $3CaO \cdot Al_2O_3$. Il réagit très rapidement avec l'eau, influençant la prise du ciment et la chaleur d'hydratation dégagée [32](#page=32). * **Ferrite tétracalcique (C₄AF)**: Sa formule chimique est $4CaO \cdot Al_2O_3 \cdot Fe_2O_3$. Ce composé affecte la couleur du ciment et contribue modestement à sa résistance [32](#page=32). > **Tip:** La connaissance de la proportion de ces différents constituants permet de prédire le comportement du ciment lors de son durcissement et ses performances ultérieures [32](#page=32). #### 3.1.2 Les additions minérales Les additions minérales sont des matériaux naturels ou industriels incorporés au ciment pour en modifier les propriétés [33](#page=33). | Type d’addition | Exemples | Effets principaux | | :---------------------- | :----------------------------------- | :-------------------------------------------------------------------- | | Pouzzolanes naturelles | Cendres volcaniques | Améliorent la durabilité et réduisent la perméabilité. | | Cendres volantes | Résidus de centrales thermiques | Réduisent la chaleur d'hydratation. | | Laitier de haut fourneau | Sous-produit sidérurgique | Améliore la résistance chimique et la longévité. | | Filler calcaire | Poudre de calcaire | Améliore la maniabilité et la finition. | ### 3.2 Catégories de ciments normalisés La norme européenne EN 197-1 classe les ciments selon leur composition chimique et leurs propriétés d'usage. Cette classification repose sur les constituants et le pourcentage de clinker présent [35](#page=35) [45](#page=45). #### 3.2.1 Les principales catégories de ciments selon la norme EN 197-1 La norme distingue cinq catégories principales de ciments [36](#page=36) [40](#page=40): * **CEM I: Ciment Portland pur** [36](#page=36) [46](#page=46). * Composition dominante: Clinker à un taux de 95% à 100%, avec au plus 5% de constituants secondaires [36](#page=36) [40](#page=40). * Usages typiques: Bâtiments courants, béton armé, mortiers, éléments préfabriqués [40](#page=40). * Avantages: Haute résistance initiale, prise rapide, très polyvalent [40](#page=40). * Inconvénients: Forte chaleur d’hydratation, faible durabilité en milieux agressifs, impact CO₂ élevé [40](#page=40). * **CEM II: Ciment Portland composé** [36](#page=36) [47](#page=47). * Composition dominante: Clinker (65% à 94%) avec 6% à 35% d'ajouts comme le laitier, les cendres volantes, les pouzzolanes, le calcaire ou la fumée de silice. Il existe différentes sous-catégories (CEM II/A, CEM II/B) selon la proportion des ajouts [36](#page=36) [37](#page=37) [40](#page=40). * Usages typiques: Construction générale, fondations, béton prêt à l’emploi, ouvrages légèrement exposés [40](#page=40). * Avantages: Moins de CO₂ que CEM I, meilleure durabilité, chaleur d’hydratation réduite [40](#page=40). * Inconvénients: Résistance initiale parfois plus faible, durcissement un peu plus lent [40](#page=40). * Généralement utilisé dans la majorité des chantiers, et considéré comme plus écologique [47](#page=47). * **CEM III: Ciment au laitier** [36](#page=36) [48](#page=48). * Composition dominante: Laitier de haut fourneau à un taux variant de 35% à 80% (CEM III/A, CEM III/B, CEM III/C) [36](#page=36) [40](#page=40). * Usages typiques: Barrages, ouvrages marins, bétons massifs, tunnels, milieux sulfatés [40](#page=40). * Avantages: Très durable, très faible chaleur d’hydratation, excellente résistance chimique [40](#page=40). * Inconvénients: Développement lent des résistances, pas idéal pour climat froid ou travaux rapides [40](#page=40). * Utilisé dans les milieux humides et est plus résistant à certaines agressions chimiques [48](#page=48). * **CEM IV: Ciment pouzzolanique** [36](#page=36) [49](#page=49). * Composition dominante: 45% à 89% de clinker avec 11% à 55% de pouzzolane [40](#page=40). * Usages typiques: Milieux agressifs, ouvrages hydrauliques, zones chaudes, structures durables [40](#page=40). * Avantages: Grande durabilité, faible chaleur d’hydratation, résistance aux sulfates [40](#page=40). * Inconvénients: Durcissement plus lent, résistance initiale plus faible [40](#page=40). * Utilisé dans les zones sismiques ou les milieux agressifs [49](#page=49). * **CEM V: Ciment composé spécial** [36](#page=36) [50](#page=50). * Composition dominante: Mélange de plusieurs additions, notamment du laitier et de pouzzolanes ou cendres volantes. Il existe deux types: CEM V/A et CEM V/B, avec des proportions variables de clinker, laitier et cendres volantes/pouzzolanes [36](#page=36) [39](#page=39) [40](#page=40). * CEM V/A: 40–64 % clinker, 18–30 % laitier, 18–30 % cendres volantes/pouzzolanes [39](#page=39) [40](#page=40). * CEM V/B: 20–38 % clinker, 31–50 % laitier, 31–50 % cendres volantes/pouzzolanes [39](#page=39) [40](#page=40). * Usages typiques: Milieux marins, sols sulfatés, zones chaudes, grands ouvrages durables, barrages [40](#page=40). * Avantages: Très haute durabilité, très faible chaleur d’hydratation, bonne résistance chimique [40](#page=40). * Inconvénients: Prise lente, faibles résistances initiales, pas adapté aux travaux urgents [40](#page=40). > **Tip:** En Algérie, les types de ciments les plus couramment utilisés sont le CEM I et le CEM II [50](#page=50). #### 3.2.2 Le ciment Portland Le ciment Portland est le type de ciment le plus répandu dans le monde de la construction. Il est fabriqué en mélangeant du clinker Portland avec du gypse. Lors du mélange avec de l'eau, il subit une réaction chimique d'hydratation qui forme une pâte durcissante. Cette réaction engendre des cristaux qui lient les agrégats pour former du béton. Le ciment Portland est utilisé dans de nombreuses applications, telles que la fabrication de béton pour les fondations, les dalles, les routes, ainsi que pour la préparation de mortier en maçonnerie. Sa polyvalence, sa résistance mécanique et sa disponibilité en font un matériau de choix. Il existe diverses classes de ciment Portland, incluant le ciment Portland ordinaire (OPC), le ciment Portland composé (PPC), le ciment Portland au laitier (PSC), et le ciment Portland pouzzolanique (PPC), chacune adaptée à des usages spécifiques [27](#page=27) [28](#page=28). > **Example:** L'utilisation de CEM I est privilégiée pour les structures nécessitant une résistance initiale élevée, comme les poteaux ou les dalles. En revanche, pour des ouvrages plus massifs ou exposés à des environnements agressifs, les CEM III ou CEM V sont préférés en raison de leur faible chaleur d'hydratation et de leur meilleure durabilité [40](#page=40) [46](#page=46). --- # Propriétés, utilisations et types spéciaux de ciment Ce chapitre explore les caractéristiques fondamentales du ciment, ses applications variées dans le domaine de l'architecture et présente une sélection de ses types spéciaux, en détaillant leurs propriétés distinctives et leurs usages spécifiques. [41-44, 51-68](#page=41) ### 4.1 Propriétés du ciment Les propriétés du ciment sont cruciales pour déterminer son comportement et son efficacité dans diverses applications de construction [42](#page=42) [43](#page=43) [44](#page=44). #### 4.1.1 Propriétés physiques Les propriétés physiques du ciment influencent directement la vitesse et la qualité de sa prise et de son durcissement [42](#page=42). * **Finesse:** Une poudre de ciment plus fine entraîne une prise plus rapide [42](#page=42). * **Temps de prise:** Généralement compris entre 1 et 2 heures, ce temps est essentiel pour la mise en œuvre du matériau [42](#page=42). * **Chaleur d’hydratation:** Il s'agit de la chaleur dégagée lors des réactions chimiques du ciment avec l'eau. Cette chaleur doit être maîtrisée, notamment dans les grands ouvrages, pour prévenir la formation de fissures [42](#page=42). #### 4.1.2 Propriétés mécaniques Les propriétés mécaniques définissent la capacité du ciment à résister aux contraintes une fois durci [43](#page=43). * **Résistance à la compression:** C'est le critère de résistance principal du ciment et, par extension, du béton [43](#page=43). * **Résistance à la traction:** Le ciment présente une faible résistance à la traction, ce qui est compensé dans le béton armé par l'ajout d'armatures en acier [43](#page=43). #### 4.1.3 Propriétés chimiques Les réactions chimiques du ciment avec l'eau sont à la base de son durcissement et de sa durabilité [44](#page=44). * **Réactions d’hydratation:** Ces réactions conduisent à la formation de gels de silicates et d'aluminates hydratés, qui sont les constituants principaux conférant la résistance au béton [44](#page=44) [52](#page=52). * Le processus d'hydratation se déroule en trois étapes principales : * **Prise:** La pâte de ciment et d'eau commence à durcir [52](#page=52). * **Durcissement:** L'augmentation progressive de la résistance du matériau [52](#page=52). * **Maturation:** La résistance finale du matériau, généralement mesurée à 28 jours [52](#page=52). * **Sensibilité aux agressions chimiques:** Le ciment peut être sensible aux environnements agressifs tels que les sulfates ou la carbonatation, ce qui motive l'utilisation de ciments spéciaux dans certaines conditions [44](#page=44). > **Tip :** La qualité de l'eau utilisée pour le mélange du ciment est primordiale. L'eau doit être propre, exempte de sels et de matières organiques, qui pourraient interférer avec les réactions d'hydratation. ### 4.2 Utilisations du ciment en architecture Le ciment est un matériau de construction fondamental, utilisé dans une large gamme d'applications architecturales, allant de la structure de base aux finitions décoratives [54](#page=54) [55](#page=55) [56](#page=56). #### 4.2.1 Dans le béton Le ciment est le liant essentiel du béton, utilisé pour la création d'éléments structurels majeurs [54](#page=54). * Poteaux [54](#page=54). * Poutres [54](#page=54). * Dalles [54](#page=54). * Escaliers [54](#page=54). #### 4.2.2 Dans le mortier Le mortier, mélange de ciment, de sable, d'eau et parfois de chaux, est employé pour assembler des éléments et réaliser des revêtements [54](#page=54). * Maçonnerie de briques [54](#page=54). * Enduits intérieurs et extérieurs [54](#page=54). #### 4.2.3 Revêtements décoratifs Le ciment, notamment sous forme de béton ou de mortier, permet de réaliser des revêtements esthétiques aux finitions variées [55](#page=55). * Béton ciré: très prisé en design intérieur pour son aspect lisse et contemporain [55](#page=55). * Panneaux architecturaux: utilisés pour des façades ou des éléments de décoration [55](#page=55). * Mobilier en béton: incluant plans de travail, tables et autres éléments de mobilier [55](#page=55). #### 4.2.4 Chapes et sous-couches Le ciment est utilisé pour la préparation des sols avant la pose de revêtements finaux [55](#page=55). * Nivellement des sols [55](#page=55). * Support pour carrelage et résine [55](#page=55). > **Example :** La réalisation d'une chape en ciment avant la pose de carrelage assure une surface plane et stable, essentielle pour la durabilité du revêtement final. ### 4.3 Risques et précautions d'utilisation Une utilisation adéquate du ciment est essentielle pour garantir la qualité et la durabilité des ouvrages, tout en évitant des défauts coûteux [53](#page=53) [56](#page=56). #### 4.3.1 Précautions de stockage et de mise en œuvre * **Stockage:** Le ciment doit être stocké dans un endroit sec et ventilé, car il est très sensible à l'humidité [53](#page=53). * **Dosage:** Le respect des dosages recommandés, notamment en eau, est crucial pour éviter les fissures et assurer la résistance attendue [53](#page=53) [56](#page=56). * **Mélange:** L'utilisation d'un mélange homogène est indispensable pour garantir la qualité uniforme du béton ou du mortier [53](#page=53). #### 4.3.2 Défauts et risques à éviter * **Ajout excessif d’eau:** Entraîne une diminution significative de la résistance du béton [56](#page=56). * **Malaxage insuffisant:** Peut résulter en un mélange non homogène et des zones de faiblesse [56](#page=56). * **Séchage trop rapide:** Causé par le soleil ou le vent, il peut provoquer des fissures sur la surface [56](#page=56). * **Dosage incorrect:** Que ce soit en ciment, en eau ou en granulats, un dosage inapproprié compromet la performance du matériau [56](#page=56). > **Tip :** Pour éviter un séchage trop rapide, il est conseillé de couvrir les surfaces fraîchement bétonnées ou enduites, surtout par temps chaud et venteux. #### 4.3.3 Normes d’utilisation (Exemple simplifié) Pour 1 mètre cube de béton courant, les proportions typiques sont [56](#page=56): * Ciment: 250–350 kg [56](#page=56). * Sable: 0,5 m³ [56](#page=56). * Gravier: 0,8 m³ [56](#page=56). * Eau: 150–180 L [56](#page=56). ### 4.4 Types spéciaux de ciments Une gamme de ciments spéciaux a été développée pour répondre à des besoins spécifiques et améliorer la performance des ouvrages dans des environnements ou conditions particulières. [51, 57-58](#page=51) | Type de ciment | Particularités et usages | | :-------------------------------------------- | :---------------------------------------------------------------------------------- | | Ciment à prise rapide | Travaux urgents, réparations rapides. | [51](#page=51). | Ciment résistant aux sulfates (ES) | Ouvrages en milieux agressifs (eaux salées, sols sulfatés). | [51](#page=51) [58](#page=58). | Ciment blanc | Esthétique, éléments architecturaux apparents, bétons et mortiers colorés. | [51](#page=51). | Ciment à faible chaleur d’hydratation | Ouvrages massifs (barrages, fondations profondes) pour limiter les contraintes thermiques. | [51](#page=51). | Ciment alumineux (fondu) | Durcissement rapide, haute résistance en peu de temps, résiste à la corrosion chimique et à la chaleur. | [51](#page=51) [58](#page=58). | Ciment de maçonner | Propriétés analogues au ciment Portland classique mais avec des résistances mécaniques moins élevées. | [58](#page=58). | Ciment prompt (naturel prompt) | Prise et durcissement rapides, obtenu par cuisson modérée de calcaire argileux. | [58](#page=58). | Ciment pour travaux à la mer (PM) | Spécifiquement formulé pour les environnements marins. | [58](#page=58). #### 4.4.1 Le ciment blanc Le ciment blanc est un type spécial de ciment Portland, très apprécié pour ses qualités esthétiques et sa polyvalence dans les applications décoratives. [58-61, 63-64](#page=58) * **Composition et blancheur:** Sa blancheur distinctive provient d'une teneur extrêmement faible en oxydes métalliques (fer, manganèse, chrome), qui sont responsables de la teinte grise des ciments classiques [58](#page=58) [60](#page=60). * **Fabrication:** Sa production exige la sélection de matières premières de très haute pureté (calcaire blanc pur, sable siliceux sans argiles, kaolin) et des procédés de fabrication spécifiques, incluant une trempe rapide et l'utilisation d'équipements évitant l'introduction d'oxydes métalliques [60](#page=60) [61](#page=61). * **Types de ciments blancs :** * **Ciments blancs CEM I 52,5 et 42,5 (ciments Portland):** Ces ciments haut de gamme sont composés d'au moins 95% de clinker. Ils sont généralement utilisés en vrac par les centrales à béton et les usines de préfabrication [63](#page=63). * **Ciments blancs au calcaire CEM II 42,5 et 32,5 (ciments Portland composés):** Obtenus par broyage du clinker avec une adjonction de carbonate de calcium, ces ciments sont plus économiques et présentent des résistances plus faibles. Ils sont typiquement commercialisés en sacs pour les petits travaux de maçonnerie [64](#page=64). ##### 4.4.1.1 Utilisations du ciment blanc Le ciment blanc est utilisé pour créer une variété d'ouvrages esthétiques, que ce soit en béton, en mortier ou en versions colorées [65](#page=65) [66](#page=66) [67](#page=67). * **Ouvrages esthétiques en béton blanc :** * Éléments architecturaux: appuis de fenêtre, seuils de porte, piliers, couronnements de murs, corniches, bandeaux, escaliers [65](#page=65). * Aménagements extérieurs: allées (béton désactivé, bouchardé), murets, bancs, plages de piscine [65](#page=65) [68](#page=68). * **Ouvrages esthétiques en mortier blanc :** * Maçonnerie apparente [66](#page=66). * Jointoiement de carrelage [66](#page=66). * Chape décorative [66](#page=66). * Enduits de façade [66](#page=66). * Montage de murs (brique, pierre) [66](#page=66). * **Ouvrages esthétiques en béton ou mortier coloré:** Le ciment blanc sert de base idéale pour la coloration dans la masse par ajout de pigments (3% à 5% du poids de ciment), permettant d'obtenir des teintes plus claires et plus vives qu'avec un ciment gris [67](#page=67). * **Mélange avec de la chaux:** Le ciment blanc peut être mélangé avec de la chaux hydraulique naturelle pour réaliser 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, capable de durcir même sous l'eau. Il est utilisé en construction pour répartir les charges et lier les agrégats. | | Hydraulicité | Capacité d'un liant à durcir par réaction chimique avec l'eau, y compris sous l'eau. | | Clinker | Produit intermédiaire obtenu par la cuisson d'un mélange de calcaire et d'argile à très haute température (environ 1450°C). Il est ensuite broyé pour fabriquer le ciment. | | Gypse | Sulfate de calcium hydraté (CaSO₄·2H₂O) ajouté au clinker lors du broyage du ciment. Son rôle principal est de réguler la prise du ciment. | | Matière première (cru) | Mélange homogène de calcaire et d'argile, préparé avant la cuisson pour former le clinker. Il est généralement dans un rapport d'environ 80% de calcaire et 20% d'argile. | | Clinkérisation | Processus de cuisson du mélange de calcaire et d'argile à très haute température dans un four rotatif, transformant la matière première en nodules de clinker. | | Concasseur | Machine utilisée pour réduire la taille des roches extraites des carrières, transformant de gros blocs en granulats de dimensions plus petites. | | Broyage | Opération consistant à réduire en poudre fine le clinker et les additions pour obtenir le ciment final. Cette étape permet également d'incorporer le gypse et d'autres constituants. | | Silicates de calcium | Composés chimiques principaux du clinker, tels que le silicate tricalcique (C₃S) et le silicate bicalcique (C₂S), qui sont responsables de la résistance du ciment. | | Aluminates de calcium | Composés chimiques présents dans le clinker, comme l'aluminate tricalcique (C₃A) et le ferrite tétracalcique (C₄AF), influençant la prise et la couleur du ciment. | | Additions minérales | Matériaux naturels ou industriels ajoutés au ciment pour modifier ou améliorer ses propriétés, tels que le laitier de haut fourneau, les cendres volantes ou les pouzzolanes. | | 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 dans certains types de ciments pour améliorer la résistance chimique et la longévité. | | Cendres volantes | Résidus de centrales thermiques, ajoutées au ciment pour réduire la chaleur d'hydratation et améliorer la durabilité. | | Pouzzolanes | Matériaux volcaniques naturels ou cendres volantes qui, mélangés au ciment, améliorent la durabilité et réduisent la perméabilité. | | Norme EN 197-1 | Norme européenne qui classe les ciments selon leur composition et leurs propriétés, distinguant plusieurs types comme CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV et CEM V. | | CEM I (Ciment Portland pur) | Type de ciment composé principalement de clinker (≥ 95%), offrant une haute résistance initiale et une prise rapide. | | CEM II (Ciment Portland composé) | Ciment Portland auquel sont ajoutés d'autres constituants (6 à 35%) tels que le laitier, les cendres volantes ou le calcaire. Il est plus écologique et plus durable que le CEM I. | | Chaleur d'hydratation | Chaleur dégagée par le ciment lors de sa réaction chimique avec l'eau (hydratation). Une chaleur excessive peut entraîner des fissures dans les ouvrages massifs. | | Résistance à la compression | Principale propriété mécanique du ciment et du béton, mesurant la capacité du matériau à supporter une charge sans se rompre sous l'effet de la compression. | | Carbonatation | Réaction chimique entre le dioxyde de carbone de l'air et les produits d'hydratation du ciment, qui peut réduire la durabilité du béton si elle pénètre en profondeur. | | Béton ciré | Revêtement décoratif à base de ciment blanc, de granulats fins et de pigments, offrant un aspect lisse et contemporain, largement utilisé en design intérieur. | | Mortier | Mélange de liant (ciment, chaux), de sable et d'eau, utilisé pour assembler des éléments de maçonnerie, réaliser des enduits ou des chapes. | | Béton | Matériau composite obtenu par le mélange de ciment, de sable, de gravier et d'eau. Le ciment agit comme liant, liant les agrégats entre eux pour former une masse solide après durcissement. |