Soutenance mémoire
Le ciment est le matériau de base pour la construction d’ouvrages de bâtiment et de génie civil. La production de l‘industrie cimentière est directement liée à l’activité du secteur de la construction en général et est donc étroitement tributaire de la conjoncture économique générale. Ces dernières années, beaucoup de recherche et modification a été faite pour produire du ciment qui a les caractéristiques désirées. Il y a toujours une recherche de ciment avec une résistance et une durabilité plus élevées. Dans cette étude le ciment mélangé a été présenté pour satisfaire aux exigences courantes. Des matériaux connus sous le nom de pouzzolanes sont employés en tant que ajouts. A l’origine le terme pouzzolane a été associé uniquement aux cendres volcaniques naturellement formées et les terres calcinées réagiront avec la chaux aux températures ambiantes en présence de l’eau.
Récemment, la limite a été sortie pour couvrir tous les matériaux siliceuse/ alumineuse qui, sous la forme finement divisée et en présence de l’eau, réagiront avec l’hydroxyde de calcium forme des composées qui possèdent les propriétés du ciment. Les argiles ont été et continuent à être un des minerais industriels les plus importants. Des argiles et des minerais d’argile sont largement utilisés dans notre société. Ils sont importants dans la géologie, l’agriculture, la construction, la technologie, les industries de processus, et les applications environnementales.
Avec l’utilisation intensive du ciment, il y a eu quelques soucis environnementaux en termes de dommages provoqués par l’extraction de la matière première et de l’émission de CO2 pendant la fabrication du ciment. Ceci a apporté des pressions de réduire la consommation de ciment dans l’industrie. En même temps, des recherches ont été faites pour réduire la pollution dans les industries cimentières et pour trouver des ciments plus écologiques.
Les pouzzolanes naturelles et artificielles comme la cendre de balle de paddy, les latérites calcinées et les cipolins sont des produits innovateurs. Ce sont des matériaux d’origine naturelle et certains sont produits par traitement thermique. Ces matériaux peuvent être employés en remplaçant une partie du contenu de ciment puisqu’ils ont les propriétés pouzzolaniques. L’utilisation de ces matériaux comme matériaux de substitution partielle du ciment a été étudiée largement ces dernières années. Cependant, il reste beaucoup d’inconnus avec l’utilisation de ces matériaux pouzzolaniques. Des études sont nécessaires pour déterminer la contribution de ces matériaux dans le ciment. Il y a des grands soucis sur la résistance et la durabilité du ciment mélangé une fois utilisé comme matériaux de construction dans les industries du bâtiment. Si on peut montrer que le ciment obtenu est résistant et durable, ceci mènera à l’utilisation des pouzzolanes de remplacer une partie du ciment.
CONTEXTE DE L’ETUDE
VUE GENERALE
L’industrie cimentière est fortement émettrice de gaz à effet de serre (dioxyde de carbone CO2), provenant des besoins en énergie calorifique, mais aussi du procédé de fabrication du ciment. La problématique des changements climatiques incite à rechercher tous les moyens de réduction des émissions de CO2 et l’amélioration des consommations énergétiques spécifiques qui doit se doubler d’une marche nouvelle de substitution des produits traditionnellement fabriqués (clinker) par des produits présentant des caractéristiques voisines. D’une façon générale, les pays en développement suivent les progrès technologiques et économiques réalisés dans les pays industrialisés avec un certain retard. De même, la réglementation locale sur les émissions suit progressivement les normes des pays industrialisés. Il est cependant souhaitable que toutes les mesures pouvant réduire les consommations énergétiques, et donc les émissions d’effluents gazeux, soient mises en œuvre le plus rapidement possible dans ces pays.
LES EMISSIONS DE CO2
Les émissions de CO2 de l’industrie du ciment
D’après une étude menée par le World Business Council for Sustainable Development (WBCSD), l’industrie cimentière est responsable de 5% des émissions de gaz à effet de serre liées à l’activité humaine. Pour l’industrie du ciment ces émissions sont principalement de deux sortes : émissions énergétiques et émissions de procédé. Les émissions énergétiques sont liées à la production de l’énergie thermique nécessaire à la fabrication du clinker. Les émissions de procédé sont dues au fait que le CO2 fait partie des produits de la réaction chimique qui transforme le carbonate de calcium en clinker (décarbonatation du carbonate de calcium). A ces deux sources principales il faut ajouter les émissions dues au transport des matières premières et à la consommation d’électricité.
Les émissions énergétiques
Présentation
Les émissions énergétiques représentent environ 40% des émissions totales d’une cimenterie. Elles sont surtout dues à la combustion de matières fossile (principalement charbon et coke de pétrole) destinée à fournir l’énergie nécessaire pour maintenir la très haute température des fours à clinker.
Efficacité énergétique
En raison des politiques d’économies d’énergie dans les années 70, l’efficacité énergétique des cimenteries a été améliorée dans certains pays développés. Au japon par exemple, l’énergie nécessaire à la production du clinker a diminué de 30% entre les années 1973 et 1990, ces politiques ont eu pour effet secondaire de diminuer les émissions énergétiques des cimenteries concernées.
Energies de substitution
Parallèlement à l’augmentation de la rentabilité énergétique des cimenteries, les producteurs utilisent de plus en plus les déchets comme combustibles de substitution (pneu usés, boues de curage, vieux papiers, huiles usagées …). Ils permettent ainsi de valoriser ces produits qui auraient de toute façon du être incinérés en dégageant du CO2. En Europe, la part des combustibles de substitution dans la production de l’énergie thermique était de 10% en 1995 elle dépasse maintenant les 50 % dans certaines régions.
Des progrès achevés
Pour des raisons économiques évidentes (prix du pétrole …) la réduction des quantités de combustibles fossiles nécessaires à la production d’une tonne de ciment fait partie des priorités de nombreuses cimenteries. Malgré de grandes disparités entre les pays, les progrès dans ce domaine ont été importants et atteignent maintenant leur limite dans plusieurs pays. Pour ces raisons, on ne traitera pas plus en détail les émissions de CO2 énergétiques dans cette étude. On se concentrera sur les émissions de procédé pour lesquelles des progrès énormes et des avancées technologiques majeures sont encore réalisables.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PREMIERE PARTIE : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : CONTEXTE DE L’ETUDE
I.1. VUE GENERALE
I.2. LES EMISSIONS DE CO2
CHAPITRE II : LES CIMENTS
II.1. DEFINITION
II.2. LES CONSTITUANTS DU CIMENT
II.3. NORMALISATION ET CLASSIFICATION
II.4. CARACTERISTIQUES DES CIMENTS
II.5. DOMAINES D’UTILISATIONS
CHAPITRE III : LES POUZZOLANES
III.1. CLASSIFICATIONS
III.2. THEORIES DE L’ACTIVITE POUZZOLANIQUE DES POUZZOLANES
III.3. LES POUZZOLANES NATURELLES
III.4. LES POUZZOLANES ARTICIELLES
CHAPITRE IV : LE CIPOLIN
IV.1. DEFINITION
IV.2. PROPRIETES DU CIPOLIN
IV.3. GISEMENT DES CIPOLINS
CONCLUSION
DEUXIEME PARTIE : ETUDE EXPERIMENTALE
INTRODUCTION
CHAPITRE V : LES MATERIAUX- TYPES ET PROVENANCES
V.1. POUZZOLANES NATURELLES
V.2. LATERITES
V.3. CENDRE DE BALLE DE PADDY
V.4. CIPOLINS
V.5. CIMENT CPA 45
CHAPITRE VI : PREPARATION DES MATIERES PREMIERES
VI.1. SECHAGE
VI.2. BROYAGE
VI.3. TAMISAGE
VI.4. CALCINATION
VI.5. PESAGE
VI.6. MELANGEAGE
CHAPITRE VII : METHODES DE CARACTERISATION ET D’ESSAI
VII.1. METHODES DE CARACTERISATION
VII.2. PRATIQUES DES ESSAIS NORMALISES
VII.3. ESSAI MECANIQUE
CHAPITRE VIII : PROPRIETES ET CARACTERISTIQUES DES MATIERES PREMIERES
VIII.1. CARACTERISTIQUES DE LA POUZZOLANE
VIII.2. LATERITES
VIII.3. CIMENT CPA 45
VIII.4. CENDRE DE BALLE DE PADDY
VIII.5. CIPOLIN
CHAPITRE IX : ESSAI D’ELABORATION DES CIMENTS POLYADDITIONNES
IX.1. POSITION DU PROBLEME
IX.2. CIMENTS MELANGES AVEC UN SEUL AJOUT REACTIF
IX.3. CIMENTS MELANGES AVEC DEUX AJOUTS
IX.4. CIMENTS MELANGES AVEC TROIS AJOUTS
IX.5. CHOIX DU MELANGE OPTIMAL
IX.6. CARACTERISATION DU MEILLEUR CIMENT MELANGE
CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
