Classification des ciments en fonction de leur composition

Le ciment portland est composé de clinker moulu auquel on ajoute une quantité de gypse, destiné à régulariser la prise. De par leurs caractéristiques chimiques ou physiques, l’ajout d’autres constituants associés au clinker modifie les propriétés du ciment. Les constituants les plus utilisés sont:

Calcaires
Les calcaires sont considérés comme étant les constituants principaux du ciment. Ils doivent présenter une proportion de carbonate de calcium CaCO3 supérieure à 75% en masse.

Laitier granulé de haut fourneau
Le laitier est un sous-produit de l’industrie métallurgique ayant des propriétés hydrauliques. Il est obtenu par refroidissement rapide (trempe) de certaines scories fondues provenant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau.

Cendres volantes (V ou W)
Elles sont des produits pulvérulents de grande finesse, provenant du dépoussiérage des gaz de combustion des centrales thermiques. On distingue : Les cendres volantes siliceuses (V) qui ont des propriétés pouzzolaniques ; Les cendres volantes calciques (W) qui ont des propriétés hydrauliques et parfois pouzzolaniques.

Schistes calcinés
Ce sont des schistes que l’on porte à une température d’environ 800 °C dans un four spécial. Finement broyés, ils présentent de fortes propriétés hydrauliques et pouzzolaniques.

Fumée de silice
Les fumées de silices sont des sous-produits de l’industrie du silicium et de ses alliages. Elles sont formées de particules sphériques de très faible diamètre (de l’ordre de 0,1 µm). Pour entrer dans la composition d’un ciment en tant que constituant principal, elles doivent être présentes au moins à 85 % en masse. Les fumées de silices ont des propriétés pouzzolaniques.

Fillers
Ce sont des “constituants secondaires” des ciments, donc leurs proportions n’excèdent pas 5 % en masse dans la composition du ciment. Ils sont des matières minérales, naturelles ou artificielles qui agissent par leur granulométrie sur les propriétés physiques des liants (maniabilité, pouvoir de rétention d’eau).

Les constituants secondaires

Ces sont des matériaux minéraux naturels ou dérivés du processus de fabrication du clinker ou des constituants décrits dans les paragraphes cidessus ; sauf s’ils sont déjà inclus en tant que constituants principaux. Dans tous les cas, ils entrent dans la composition des ciments dans des proportions qui n’excèdent pas 5% en masse.

Les additifs 

Les additifs sont des constituants ajoutés pour améliorer la fabrication ou les propriétés du ciment. La quantité totale d’additifs doit être inférieure ou au plus égale à 1% en masse (exception faite des pigments). La proportion des additifs organiques, sous forme d’extrait sec, doit être inférieur à 0.5% en masse.

Sulfate de calcium
Ce sont les gypse ou l’anhydrite, qui doivent être ajoutés en faible quantité (4-5%) aux autres constituants du ciment lors de la fabrication. Ils servent à réguler la prise.

Les principales catégories de ciment

Les ciments peuvent être classés en fonction de leur composition et de leur résistance normale.

Classification des ciments en fonction de leur composition 

Les ciments constitués de clinker et de constituants secondaires sont classés en fonction de leur composition [3], en cinq types principaux selon les normes NF P15-301 et ENV 197-1. Ils sont notés CEM et numérotés de 1 à 5 en chiffres romains dans la notation européenne (la notation française est indiquée entre parenthèses) :
❖CEM I: Ciment Portland (CPA),
❖CEM II: Ciment portland composé (CPJ),
❖CEM III: Ciment de haut fourneau (CHF),
❖CEM IV: Ciment pouzzolanique (CPZ),
❖CEM V: Ciment au laitier et aux cendres (CLC).

Classification des ciments en fonction de leur résistance normale 

Trois classes sont définies en fonction de la résistance normale à 28 jours; des sous classes “R” sont associées à ces 3 classes principales pour désigner des ciments dont les résistances au jeune âge sont élevées. Ces classes sont notées, classe 32,5, classe 42,5, classe 52,5. Elles doivent respecter les spécifications et valeurs garanties du tableau 4. Les valeurs entre parenthèses sont les valeurs garanties lorsqu’elles peuvent être inférieures aux valeurs spécifiées.

LES SILICES ACTIVES 

Définition

La silice a pour formule générale SiO2 et elle existe sous deux états différents :

Etat anhydre SiO2 :
Cristallisé
Amorphe .

Etat hydraté (SiO2) n ; n H2O avec n variable (entre 3 et 4)

La silice s’applique à des solides naturels, synthétiques dont l’unité est le tétraèdre SiO4. C’est l’organisation spatiale de ces tétraèdres qui va définir la structure amorphe ou cristalline des composés. Il faut remarquer que la silice est très abondante dans la balle de paddy (plus de la moitié en proportion). La silice active est l’élément essentiel utilisé pour fabriquer des briques en terre ou un mortier.

Constituants de brique de silice
Selon la matière première, la cuisson ou la fabrication, la brique de silice contiendra les éléments suivants [1] :
❖Quartz pas encore totalement transformé, constituant principalement les éléments gros particules
❖Tridymite et cristobalite
❖Silicates de chaux
❖Verre plus ou moins complexe.

Analyse de transformation du paddy 

Les unités industrielles ou artisanales de transformations sont dans la plupart des cas situées [17], soit dans les grandes régions de production de paddy, en particulier le Lac Alaotra et Marovoay; soit aux alentours des zones de production à haute densité démographique telle que le Vakinankaratra, Antananarivo, Fianarantsoa etc.

Vu l’état des infrastructures routières à Madagascar, et la rentabilité de l’opération, très peu d’opérateurs font le transport du paddy sur de longues distances. La balle qui constitue près de 7% du poids des grains n’est pas encore à ce jour valorisée industriellement.

Au niveau des paysans, le traitement se fait encore au moyen de pilon et de mortier. Le rendement moyen est dans ce cas de l’ordre de 60%. L’importance des pertes se situ ou de la production n’est pas à négliger car on accuserait une perte allant de 5 à 10% par rapport aux unités de transformations classiques. Même entre un décortiquer et une unité muni d’un dépailler qui permet un traitement plus doux du paddy, la différence peut atteindre 2% en terme de rendement, et est particulièrement plus élevée si le paddy est de type long ou mi-long (Randrianarisoa 2001). Pourtant, le pilonnage est la pratique la plus répandue et la plus utilisée dans les campagnes Malagasy. Seule une petite partie des 2.450.000 tonnes de paddy produits annuellement à Madagascar est commercialisée. Tout au plus, 15% de cette quantité passera dans les unités industrielles ou semi industrielles de transformation C’est un problème réel car au regard de la différence de rendement observée, un simple calcul nous amène à une perte de l’ordre de 90,000 tonnes de riz blanc par an par cette technique, soit l’équivalent de 135.000 tonnes de paddy .

Table des matières

INTRODUCTION
Première partie : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre I GENERALITE
I Les latérites
1 Définition
2 Intensité de latérisation
3 Classification des latérites
4 Constituants des latérites
5 Structure des latérites
6 Utilisation des latérites
II Les ciments
1 Définition
2 Les constituants
2 1 Les constituants d’un clinker
2 2 Les autres constituants
2 3 Les constituants secondaires
2 4 Les additifs
2 5 Sulfate de calcium
3 Les principales catégories de ciment
3 1 Classification des ciments en fonction de leur composition
3 2 classification des ciments en fonction de leur résistance normale
4 Description de cimenterie à Madagascar (Amboanio et Holcim d’ ibity)
III Les silices Actives
1 Définition
2 Analyse de transformation du paddy
3 Classification de la silice suivant sa teneur
4 Variété de silice
5 Influence du fer
IV Technique de stabilisation
1 principe
2 Objectif
3 Moyens
4 Différents types de stabilisants
5 Stabilisation au ciment
6 Effet de stabilisation
Chapitre II DETERMINATION DES PROPRIETES GEOTECHNIQUES
I Analyse granulométrique
1 But
2 Principe
II Limite d’Atterberg
1 But
2 Définition
3 Principe de l’essai
III Essai Proctor
1 But
2 Principe de l’essai
IV Etude géotechnique des latérites de Vontovorona
Chapitre III ANALYSE CHIMIQUE
I Analyse chimique des latérites
1 Dosage de SiO2 par la méthode précipitation
2 Dosage de CaO par la méthode précipitation
3 Dosage de MgO par la méthode de précipitation
4 Dosage de Fe2O3 par la méthode de manganimétrie
5 Dosage de TiO2 par spectrométrie UV
6 Dosage de Al2O3 par méthode de précipitation
7 Résultats des analyses chimiques de latérite de Vontovorona
II Analyse du ciment
1 Composition Chimique
2 Hydraulicité
3 Méthode de détermination des éléments majeurs du ciment et du clinker
Deuxième partie : ETUDES EXPERIMENTALES
Chapitre I ETUDE COMPARATIVE DES CARACTERISTIQUE DES LATERITES STABILISEES
I Confection des éprouvettes
1 Pour le liant ciment
2 Pour la latérite avec silice active et urée
3 Machine de Testwell
4 Schéma de l’éprouvette
II Résultats
1 Essai avec des latérites Ambodratrimo
2 Essai avec des latérites de Vontovorona
2 1 Première essai
2 2 Deuxième essai
III Interprétation des résultats
1 Latérite avec le ciment
2 Latérite stabilisé avec le phyllosilicate de fer
2 1 Latérite non réduite
2 2 Latérite réduite et silice active
IV Conclusion Partielle
Troisième partie : EVALUATION ECONOMIQUE ET APPROCHES ENVIRONNEMENTAUX DES LATERITES
Chapitre I ETUDES COMPARATIVES DES COUTS
I Ciment et Liant
Chapitre II APPROCHE ENVIRONNEMENTAL
I Effets d’utilisation de la latérite
II Effets d’utilisation de Ciment
III Effet d’utilisation de la silice active
IV Effet d’utilisation de l’urée
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

Lire le rapport complet