Soutenance mémoire
Le ciment est un des matériaux de construction le plus utilisé, notamment dans le secteur du bâtiment et travaux public. Ce liant hydraulique reste toujours présent dans tout type de construction, soit dans les petites infrastructures, soit dans les gros œuvres.
Mais l’utilisation intensive du ciment provoque une destruction de l’environnement. En effet, l’utilisation des combustibles pour atteindre la température de cuisson des matières premières émettent une grande quantité de gaz polluant qui est le dioxyde de carbone.
Toutefois, des recherches axées sur la réduction d’utilisation de clinker ne cessent pas de se développer et d’évoluer de jour en jour. Cette partie de clinker est remplacée par des ajouts minéraux. Ce sont généralement des sous-produits industriels ayant des propriétés particulières. Autrement dit, les ajouts minéraux combinés avec du ciment formeront des produits ayant des propriétés de durcir au contact de l’eau, et qui après durcissement, conservent leur résistance et leur stabilité même sous l’eau.
Production mondiale du ciment
Chaque seconde dans le monde, sont coulés 126 000 kilos de ciment, soit 3,4 milliards de tonnes par an, l’équivalent de 14 100 Empire State Building. La Chine est le premier fabricant et consommateur de ciment. Les marchés émergents consomment aujourd’hui 57 % de la production de ciment, suivie par l’Inde, les USA et l’Iran.
Avec ses 2,3 milliards de tonne annuelles, La Chine reste de loin le premier producteur mondial de ciment. En 2013, la Chine a produit l’équivalent de la production mondiale de 2005. Cette production est dominée par des groupes internationaux occidentaux à savoir le Suisse Holcim, le français Lafarge, la Chine Anhui Conch, l’allemand Heidelberg Cement, le mexicain Cemex et l’italien Italcementi.
Par capacité de production de ciment en 2015 (en millions de tonnes par an), les plus grandes industries cimentières sont classées comme suit :
❖ 1er rang :
Lafarge-Holcim : 379
Soit avant la fusion : 205 pour Lafarge (France)
174 pour Holcim (Suisse)
❖ 2ème rang : Anhui Conch (Chine) : 217
❖ 3ème rang : CNBM (Chine) : 128
❖ 4ème rang : Heidelberg Cement (Allemagne) : 90 .
Et les cinq pays plus grands producteurs mondiaux de ciment en 2013 sont :
➤ Chine : 2300 millions de tonnes ;
➤ Inde : 280 millions de tonnes ;
➤ Etats-Unis : 77,8 millions de tonnes ;
➤ Iran : 75 millions de tonnes ;
➤ Brésil : 70 millions de tonnes.
Secteurs d’utilisation du ciment à Madagascar
Les ciments sont principalement utilisés dans la confection des bétons et des mortiers ainsi que dans d’autres produits dérivés. De larges gammes de bétons sont disponibles en fonction du type de ciments utilisés, de la nature et des caractéristiques des granulats, des traitements ultérieurs, des adjuvants, des colorants, etc.
Le béton est présent dans tous les types de construction notamment les usines, les logements, les écoles et même dans les infrastructures routières.
Situation environnementale
En utilisant le logiciel GEMIS, on a pu évaluer la quantité de CO2 produite lors de la fabrication de 1kg de ciment.
Ce logiciel GEMIS (Global Emissions Model for Integrated Systems) a été mis au point par l’Institut allemand d’écologie appliquée et l’Université polyvalente de Kassel pour l’analyse comparative des impacts environnementaux et financiers des systèmes d’énergie, de transport et de flux de matières. Il permet également de mesurer la consommation d’énergie primaire et les émissions de substances nocives.
Il a permis d’évaluer que la production de 1kg de ciment engendre 2kg de CO2.
LE CIMENT
Définition et historique
Définition
Le ciment (du latin « caementum » signifiant pierre non taillée) 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.
Selon la norme EN 197-1 :
« Le ciment est un liant hydraulique c’est à dire un matériau minéral finement moulu qui, gâché avec de l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de réaction et de processus d’hydratation et qui après durcissement conserve sa résistance et sa stabilité même sous l’eau. » .
Historique
Ce sont les romains qui furent les premiers à fabriquer des liants hydrauliques susceptibles de durcir sous l’eau. Pour cela, ils mélangeaient de la chaux et des cendres volcaniques de la région de Pouzzoles. C’est de là qu’est venu le terme bien connu de « pouzzolanique », caractère d’un matériau capable de fixer la chaux en présence d’eau.
Mais ce phénomène ou encore la théorie de l’hydraulicité n’est expliquée qu’en 1817 par l’ingénieur Louis Vicat. Il donne des indications précises sur les proportions de calcaire et de silice nécessaires pour constituer le mélange qui, après cuisson à la température convenable et broyage, sera un véritable liant hydraulique fabriqué industriellement : le ciment artificiel.
Quelques années plus tard, en 1824, l’anglais Joseph ASPDIN a été le premier à déposer un brevet sur la fabrication d’une chaux hydraulique à prise rapide qu’il appela commercialement le « ciment Portland » obtenu à partir d’un procédé de calcination combinant la cuisson de calcaire et d’argile dans des fours alimentés au charbon. La couleur et la nature du produit obtenu ressemblent à la pierre à bâtir employée dans l’île Portland, en Angleterre, et qui s’appelait Portland Stone. D’où le nom de Ciment Portland. A l’heure actuelle, elle est toujours employée dans l’industrie.
De nombreux perfectionnements sont apportés au cours du XXème siècle à la fabrication du ciment, notamment avec la production des ciments spéciaux, sans toutefois modifier les caractéristiques physico-chimiques et les propriétés fondamentales du ciment Portland. En effet, le XXème siècle est le siècle de l’innovation signée Lafarge. Deux découvertes importantes faites par Lafarge marquent le début de ce siècle :
◈ La naissance du ciment blanc, caractérisé par l’emploi du kaolin, au lieu et place de l’argile. Ce ciment offre les mêmes capacités de résistance qu’un ciment gris mais qui est plus esthétique ;
◈ En 1908, Jules Bied, directeur du Laboratoire de Recherche de Lafarge, découvre le Ciment Fondu. Fabriqué à partir de calcaire et de bauxite, ce ciment résiste aux agressions et aux hautes températures.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : SITUATION DU PROBLEME
1. Production mondiale du ciment
2. Importation du ciment à Madagascar
3. Secteurs d’utilisation du ciment à Madagascar
4. Situation environnementale
CHAPITRE II : LE CIMENT
1. Définition et historique
1.1. Définition
1.2. Historique
2. Fabrication du ciment
2.1. Matières premières
2.1.1. Matériaux calcaires
2.1.2. Matériaux siliceux
2.1.3. Matériaux de correction
2.1.4. Minéralisateurs
2.2. Procédés
2.2.1. Extraction et concassage
2.2.2. Préparation des matières premières
2.2.3. Cuisson du cru
2.2.4. Broyage du clinker
2.2.5. Stockage et l’expédition des ciments
3. Constituants du ciment
3.1. Clinker
3.1.1. Composition chimique du clinker
3.1.2. Composition minéralogique du clinker
3.2. Autres constituants principaux
3.2.1. Présentation
3.2.2. Importance des ajouts minéraux
3.3. Constituants secondaires
3.4. Additifs
3.5. Sulfate de calcium
4. Caractéristiques du ciment
4.1. Caractéristiques physiques
4.1.1. Couleur
4.1.2. Finesse de mouture
4.1.3. Densités
4.1.4. Expansion
4.1.5. Retrait
4.1.6. Eau de consistance normale
4.1.7. Prise
4.2. Caractéristiques chimiques
4.2.1. Composition chimique
4.2.2. Hydraulicité
4.3. Caractéristiques mécaniques
5. Chimie du ciment
5.1. Notation chimiques cimentières
5.2. Hydratation du ciment portland
5.3. Réactions d’hydratation
5.3.1. Hydratation du silicate tricalcique C3S
5.3.2. Hydratation du silicate bicalcique C2S
5.3.3. Hydratation de l’aluminate tricalcique C3A
5.3.4. Hydratation de l’alumino ferrite tetracalcique C4AF
6. Normalisation et classification
6.1. Normes Malagasy des ciments
6.2. Normes européennes
6.2.1. Classification des ciments en fonction de leurs compositions
6.2.2. Classification des ciments en fonction de leurs classes de résistance : (norme NF EN 196-1)
CHAPITRE III : LES SCORIES
1. Généralités
2. Métallurgie du cuivre
3. Principe de la pyrométallurgie
3.1.1. Concentration des minerais
3.1.2. Elimination partielle du fer
3.1.3. Fusion pour matte
3.1.4. Oxydation de la matte
3.1.5. Affinage du cuivre brut
CONCLUSION
