Soutenance mémoire
Ce travail est la suite logique des études que nous avons effectuées pour l’obtention du diplôme d’Ingénieur en Science et Ingénierie des Matériaux (SMM) en 2007. L’étude a consisté de produire un liant minéral de type ciment par un procédé utilisant le nitrate de calcium et la silice active obtenue à partir de balles de riz.
Le procédé a effectivement permis d’obtenir un liant minéral donnant lieu à prise et durcissement, mais les conditions d’obtention devaient être précisées et les propriétés du produit obtenu comparées à un ciment classique selon les normes de références.
LES MATIERES PREMIERES ET LES AJOUTS UTILISES POUR FABRIQUER DU CIMENT
LES CONSTITUANTS PRINCIPAUX DES CIMENTS
Calcaires
Les calcaires sont considérés comme un des 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 de composition convenable provenant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau.
Cendres volantes (V ou W)
Elles sont les 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 aussi pouzzolaniques.
Fumée de silice
Les fumées de silices sont un sous-produit 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 pour au moins 85 % (en masse). Les fumées de silices ont des propriétés pouzzolaniques.
Fillers
Ce sont des “constituants secondaires” des ciments, donc ils ne peuvent jamais excéder 5 % en masse dans la composition du ciment. Ce 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 AUTRES CONSTITUANTS
Constituants secondaires des ciments
Ce sont de matériaux minéraux ajoutés à un dosage inférieur à 5 % pour améliorer certaines propriétés des ciments, par exemple : l’ouvrabilité, la rétention d’eau.
Exemples : Calcaires, Cendres volantes, Laitiers, Poussières de four.
Sulfate de calcium
C’est une matière naturelle ou artificielle, sous forme de gypse, anhydrite ou semi-hydrate, ajoutée en faible quantité comme régulateur de prise.
Additifs
Matières minérales ou organiques ajoutées en faible quantité pour améliorer la production ou encore certaines propriétés des ciments.
Exemples: adjuvants de mouture, pigments, adjuvants de béton (obligation de déclaration).
LA NORMALISATION DU CIMENT
Par définition, une norme est un ensemble de règles, ou de principes servant de règles, pour la résolution rationnelle de problèmes répétitifs.
Pour spécifier les différents types des ciments existants, l’organisme de normalisations internationales a fondé des normes dont les résultats d’essais ne sont pas comparables entre eux. En particulier, la mesure de la résistance mécanique se fait avec des dosages, des rapports eau/ciment, des méthodes de mélange et de moulage différents. Actuellement, les normes les plus utilisées souvent en termes de ciment sont les normes ASTM, et les nouvelles normes Européennes CEN.
LES NORMES ASTM
L’ASTM a été fondé en 1898 aux États-Unis sous la direction de Charles Benjamin Dudley. Elle portait alors le nom ; « American Society for Testing and Matériel » (société américaine pour les essais et les matériaux).
Ces normes ASTM sont les plus utilisées pour le commerce mondial du clinker et du ciment. Elles font une distinction entre les ciments Portland et les ciments composés.
Les ciments Portlands
Les ciments Portland reposent principalement sur la norme « ASTM C150 Spécification for Portland Cement ». Associée à différentes méthodes et spécifications de mesures, elle fixe pour les 5 types de ciments Portland les caractéristiques chimiques et physiques à respecter .
La norme ASTM ne tolère que des additions de sulfate de calcium et des agents entraîneur d’air dans les ciments. D’autres additifs peuvent être utilisés à condition de rencontrer les spécifications de la norme C465 qui fixe les écarts de propriété des ciments admissibles en cas d’addition :
– le besoin en eau pour la consistance normale ne doit pas être augmenté de plus de 1 %
– Le temps de début de prise mesuré selon la méthode Vicat, ne peut pas varier (diminuer ou augmenter) de plus de 1 heure ou de 50 %
– l’expansion autoclave ne peut pas augmenter de plus de 0.1 %
– la résistance à la compression ne peut pas diminuer de plus de 5 %.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
I- GENERALITES SUR LE CIMENT
II- LES COMPOSITIONS DU CIMENT
III- LES MATIERES PREMIERES ET LES AJOUTS UTILISES POUR FABRIQUER DU CIMENT
IV- LA NORMALISATION DU CIMENT
V- LE PROCEDE DE FABRICATION DU CIMENT
PARTIE II : ETUDE EXPERIMENTALE
I- METHODES EXPERIMENTALES
II- LES ESSAIS EXPERIMENTAUX
1. LE PROCEDE AU NITRATE
2. LE PROCEDE AU CHAUX-VIVE
PARTIE III : ETUDES ECONOMIQUES ET IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
I- IDENTIFICATION DU PROJET
II- CONDUITE DU PROJET
III- ETUDE FINANCIERE DU PROJET
IV- ETUDE DE FAISABILITE FINANCIERE DU PROJET
V- ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
CONCLUSION
