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Réalisé par: Hamza HRagua Bourhbi Mouhssine Briques et ciments Plan Ø Ciments

Réalisé par: Hamza HRagua Bourhbi Mouhssine Briques et ciments Plan Ø Ciments • Historique • Fabrication du ciment courant • Chimie du ciment • Les différents ciments • Glossaire des ciments • Sociétés cimentières Plan Ø Briques § Histoire § Fabrication § Typologie § Propriétés § Innovations et évolutions récentes Ciments Le ciment (du latin caementum, signifiant moellon, pierre de construction) est une matière pulvérulente, formant avec l’eau ou avec une solution saline une pâte plastique liante, capable d’agglomérer, en durcissant, des substances variées. Il désigne également, dans un sens plus large, tout matériau interposé entre deux corps durs pour les lier. Après durcissement, cette pâte conserve sa résistance et sa stabilité, même sous l’eau. Son emploi le plus fréquent est sous forme de poudre, mélangée à de l'eau, pour agréger du sable fin, pour produire du mortier, ou des graviers (granulats), pour produire du béton. o Histoire: § le ciment a été inventé par les Egyptiens § Les Grecs d’Italie le renforcèrent avec des cendres pouzzolaniques (cendres volcaniques de la région de Pouzzoles) § Cet usage a été repris et généralisé par les Romains. § La première usine de ciment a été créée par Dupont et Demarle en 1846 à Boulogne-sur-Mer. § Le développement n'a pu se faire que grâce à l'apparition de matériel nouveaux, comme le four rotatif et le broyeur à boulets. § Les procédés de fabrication se perfectionnèrent sans cesse, et le temps nécessaire à produire une tonne de clinker, constituant de base du ciment, est passé de quarante heures en 1870, à environ trois minutes actuellement. 1. ABATTAGE : les matières premières qui entrent dans la fabrication du ciment, essentiellement le calcaire et l’argile, sont extraites de la carrière par abattage. Front de taille 2. TRANSPORT 3. CONCASSAGE ET TRANSPORT : les matières premières, après concassage, sont transportées à l’usine par un tapis roulant où elles sont stockées et homogénéisées. 3. CONCASSAGE ET TRANSPORT 2. TRANSPORT : les matières premières sont transférées dans un dumper. concassage transporteur dumper stockage usine chargeuse 1. ABATTAGE v LE PROCESSUS DE FABRICATION DU CIMENT carrière 1. BROYAGE CRU : un broyage très fin permet d'obtenir une farine crue. 1. BROYAGE CRU 2. CUISSON 2. CUISSON : la farine crue est préchauffée puis passe au four : une flamme atteignant 2000 °C porte la matière à 1500 °C, avant qu'elle ne soit brutalement refroidie par soufflage d'air. Après cuisson de la farine, on obtient le clinker, matière de base nécessaire à la fabrication de tout ciment. tapis roulant farine crue four refroidissement préchauffage clinker stockage usine broyeur broyage cru et cuisson 1. BROYAGE : le clinker et le gypse sont broyés très finement pour obtenir un « ciment pur ». Des constituants secondaires sont également additionnés afin d’obtenir des ciments composés. 1. BROYAGE broyage, stockage, conditionnement, expédition 2. STOCKAGE, CONDITIONNEMENT, EXPEDITION schéma précédent stockage clinker Ajouts gypse et constituants secondaires silos expédition sacs broyage cuit 2. STOCKAGE, CONDITIONNEMENT, EXPEDITION : les ciments stockés dans des silos sont expédiés en vrac ou en sacs vers leurs lieux de consommation. 1. BROYAGE broyage, stockage, conditionnement, expédition v Chimie du ciment Pour désigner les phases cimentières, on utilise en général une notation abrégée dite « notation shorthand » : C pour CaO (Chaux), S pour SiO2 (silice), A pour Al2O3 (alumine) et F pour Fe2O3 (hématite). Les phases couramment rencontrées dans l'industrie du ciment sont : § Alite C3S : (CaO)3(SiO2) ; § Aluminate C3A : (CaO)3(Al2O3 § Belite C2S : (CaO)2(SiO2) § Calcaire (limestone) : CaCO3 § Célite C4AF : cf. ferrite. L'appellation Célite a disparu § Chaux libre (free lime) : CaO, la teneur doit être en général inférieure à 2 % en masse dans le clinker (la quantité de chaux libre augmente lorsque la température du four baisse) § Ferrite ou aluminoferrite ou brownmillerite C4AF : (CaO)4(Al2O3) (Fe2O3), on voit parfois la demi-formule (CaO)2FeAlO3 § Gypse : CaSO4.2(H2O) ; chauffé entre 60 °C et 200 °C, le gypse se déshydrate et donne le plâtre ; § Périclase : MgO § Portlandite : hydroxyde de calcium Ca(OH)2, provenant de l'hydratation de la chaux libre § Sable, silice : SiO2 v Les différents types de ciments Les ciments peuvent être classées en cinq grandes familles et 27 variantes principales: § Ciment Portland (noté CEM I) § Ciment Portland composé (noté CEM II) § Ciments de hauts fourneaux (noté CEM III) § Ciments pouzzolaniques (noté CEM IV) § Ciments au laitier et aux cendres ou ciment composé (noté CEM V) § Ciment blanc (différent des précédents par sa composition chimique et la méthode de fabrication) v Glossaire des ciments § Ciment alumineux: C’est un ciment à base d'aluminates de calcium. Les ciments Portland, quant à eux, contiennent des silicates de calcium. Les aluminates ne libèrent pas de chaux en cours d'hydratation, et confèrent au béton ou au mortier alumineux des propriétés recherchées. § Ciment artificiel: Le ciment artificiel, ou ciment Portland, est un mélange artificiel (de la main de l'homme) de 76 à 80% de carbonate de chaux, et de 24 à 20% d'argile, broyé et mélangé à cru, puis cuit à une température de 1 450 °C pour obtenir une roche artificielle très dure, le clinker, qui, broyé à nouveau très finement, donne le ciment artificiel. § Ciment blanc ou extra-blanc: Le ciment blanc ou extra-blanc est un ciment Portland sans oxyde métallique (sorte de chaux lourde), destiné à la fabrication des carreaux de ciment ou des moulages. Il est remarquable par sa finesse et sa blancheur v Sociétés cimentières La production mondiale de ciment est dominée par quelques groupes internationaux occidentaux (classement à fin 2005) : § Lafarge, France, n°1 mondial § Holcim, Suisse, n°2 mondial § Cemex, Mexique, n°3 mondial § HeidelbergCement Allemagne, n° 4 mondial § Italcementi, Italie, n°5 mondial Briques La brique est un parallélépipède rectangle, de terre argileuse crue et séchée au soleil ou cuite au four, utilisé comme matériau de construction. L'argile est souvent mêlée de sable. On distingue différents types de briques : la brique de terre crue, qui peut aussi contenir des fibres (pailles, lin, crin..), § la brique de terre compressée, § la brique cuite pleine, matériau traditionnel très ancien, § la brique cuite creuse, inventée au XIXe siècle, plus légère et isolante, la plus utilisée, § la brique de chanvre, ayant de très bonnes propriétés d'isolation thermique, § la brique non gélive, § la brique réfractaire, pour la construction des fours, chaudières, foyers, cheminées, etc. o Historique L'origine de la brique remonterait à sept mille ans avant J-C, dans la région du Tigre et de l'Euphrate. Son utilisation se généralisa au IIe millénaire, comme matériau de construction, lors de l'ère de sédentarisation de l'Homme. La nécessité de se protéger de façon durable des intempéries et des prédateurs imposa à l'Homme de trouver un matériau dur et résistant. o Fabrication § Méthode traditionnelle L'extraction de la terre nécessaire à la fabrication des briques se faisait à partir de puits rudimentaires, de mines ou de carrières. Une fois l'argile extraite, un travail de broyage permettait d'affiner la matière première. Ensuite, l'ajout d'eau en grande quantité permettait d'obtenir une pâte homogène, à la plasticité voulue. Le pétrissage, permettait d'éliminer les derniers cailloux. Son façonnage se faisait dans un moule en bois dont les bords et le fond étaient ensablés afin que la glaise n'y adhère pas .Le tout était démoulé et déposé sur le sol, ou sur une grille pour une première phase de séchage.. § Méthode moderne: La fabrication d'une brique moderne passe par les grandes étapes suivantes : • Extraction de l'argile rouge et de l'argile verte. On mélange environ 10 % d'argile verte avec 90 % d'argile rouge. La terre argileuse, généralement extraite à proximité de la briqueterie, ne peut pas inclure trop de sable. • Broyage de la terre pour obtenir la granulométrie désirée • Humidification et mélange des divers types de terres. • Extrusion au travers de filières correspondant à une forme donnée de brique. • Coupage • Séchage dans un séchoir à gaz (durée entre vingt et cinquante heures) • Cuisson à environ 900 °C, pendant trente heures • Éventuellement rectification (fraisage des bords jointifs pour faciliter le montage). Le processus de fabrication de briques q cette fabrication est mécanisée et de plus en plus automatique. Les argiles sont mélangées et additionnées de dégraissants, et leurs constituants traités aux brise-mottes, broyeurs, meules, puis malaxés. q Le façonnage se fait à l'étireuse avec des filières appropriées. Le séchage est réalisé par air conditionné dans des chambres ou dans des tunnels. q La cuisson a lieu dans des fours continus. o Typologie La taille de la brique est adaptée à la prise d'une seule main, ni trop grosse et ni trop lourde, tandis que l'autre main manipulera le mortier. Une caractéristique fondamentale est que la longueur soit deux fois égale à l'épaisseur , plus un joint . Selon les régions et les époques, les briques traditionnelles ont des dimensions variables (sauf indication, les dimensions sont exprimées en cm dans l'ordre suivant uploads/Ingenierie_Lourd/ ciment-et-briques.pdf