Processus de fabrication du ciment portland
Le ciment est un mélange d'argile et de calcaire qui est broyé ensemble et chauffé à une température de 1450°C, pour obtenir une poudre aux propriétés cohérentes qui durcit en présence d'eau sur des processus physico-chimique complexes.
Ciment= 80 pour cent calcaire+ 20 pour cent d'argile.
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Les étapes de la production de ciment portland:
1)Extraction et concassage:
La calcaire est extraite des mines qui sont souvent à proximité de la cimenterie, tandis que le l'argile est extrait à l'aide de machines mécaniques et transporté à la cimenterie.
Avant d'utiliser la matière première extraite, le processus de concassage a lieu sur le site d'extraction lui-même pour réduire la granulométrie du calcaire et d'argile à 50 nm.
2)Préparation de cru:
Aprés le concassage de la matiére premiére (Argile et calcaire) et de réduire sa granulométrie, un mélange de 80% de calcaire et 20% d'argile est préparé en les broyant ensemble pour obtenirune poudre de granulométrie inférieur a 200 micrométre.
- composition de cru:
Carbonate de calcium CaCO3: de 77 a 83 pour cent.
Argile:
Silice SiO2: de 13 a 14 pour cent.
Alumine Al2O3: de 02 a 04 pour cent.
Oxyde ferrique: de 1.5 a 05 pour cent.
3)Cuisson:
Le cru obtenu à partir du procédé précédent est placé dans un four rotatif dont la longueur varie entre 70 a 120m et de 05m de diamétre. À l'intérieur du four, il y a un tube incliné (03 a 04 degrés par rapport a l'horizontale) qui tourne sur lui-même de 02 a 03 tour/min.
Le cru avance et glisse à l'intérieur des parois interne du four qui sont couverts par brique. Le cru commence à s'agglomérer à une température de 1300 ° C, jusqu'à ce que la température atteigne 1450 ° C, nous obtenons des grains d'un diamètre de 0,5 à 04 cm appelés Clinker. Le clinker se refroidit rapidement lorsqu'il sort du four à une température comprise entre 50 et 250 degrés Celsius pour éviter une forte cristallisation.
- Analyse thermogravimétrique:
a T= 100 °C: évaporation de l'eau libre.
a T= 500°C: Départ de l'eau liées chimiquement.
a T= 800 a 1000°C: Dissociation du calcaire:
CaCO3====== CaO+ CO2
a T= 1000 a 1450°C: Réaction entre CaO et les éléments d'argile (SiO2, Al2O3, Fe2O3).
Notions cimenterie:
Oxyde de calcium CaO== C
Oxyde de silicium Si2O3== S
Oxyde d'alumine Al2O3== A
Oxyde ferrique== F
- Au début de la fusion, les oxydes se combinent pour former:
Des silicates hydrauliques:
3CaO.SiO2==== C3S (50 a 70 pour cent du clinker)
2CaO.SiO2====C2S (10 a 30 pour cent du clinker)
Des aluminates hydrauliques:
3CaO.Al2O3== C3A (02 a 15 pour cent du clinker)
4CaO.Al2O3.Fe2O3== C4AF (5 a 15 pour cent du clinker)
4)Broyage:
Étant donné que le diamètre des grains de clinker est quelque peu grand lorsqu'il sort du four, il est broyé pour atteindre une taille inférieure à 80 picomètres, après l'ajout de gypse (CaSO4.2H2O) et d'autres ajouts. C'est ce qu'on appelle ciment portland.
Clinker+ gypse===== broyage====ciment portland.
Hydratation, prise et durcissement:
Hydratation et prise:
- Le processus d'hydratation commence lors de l'ajout d'eau au clinker, les propriétés de la pâte obtenue évoluent dans le temps avec une augmentation de la viscosité et du dégagement de chaleur. Mais avant cela, c'est-à-dire lorsque le temps n'a pas beaucoup avancé, la pâte est molle, ce qui nous permet de la former pour obtenir la forme désirée.
Lorsque le mélange durcit et que la viscosité commence à augmenter, on dit qu'il fait prise. - Plusieurs facteurs affectent ce processus:
Plus le processus de broyage est avancé, plus le temps de prise est court.
La prise s'arrête à une température de 0 ° C, et plus la température est élevée, plus la prise est rapide:
a 02 °C: 18h
a 2°C: 3h30min
a 35°C: 30min
De plus, la prise ralentit s'il y a un excès d'eau ou si l'eau contient de la matière organique.
Durcissement:
- Cette étape intervient après la prise, et elle peut durer de 28 jours à plusieurs mois, au cours desquels la résistance mécanique du ciment continuer a augmenter.
Utilisation des ajouts dans la fabrication du ciment:
La production de ciment est un processus très coûteux et polluant qui nécessite de grandes quantités d'eau. Par conséquent, des ajouts minéraux sont ajoutés pour faciliter le processus de production et obtenir une meilleure qualité du produit et également pour réduire la pollution et le coût de production.
1)Avantages techniques:
Les ajouts permet de réduire les besoins d'eau, ainsi d'améliorer la résistance aux attaques chimiques et la résistance mécanique du produit (Exemple: résistance a la fissuration) .
2)Avantages écologiques:
De grandes quantités de dioxyde de carbone CO2 sont émises pendant le processus de production de ciment (pour 1 tonne de ciment=== 1 tonne de CO2 émis), par conséquent, des ajouts minéraux sont ajoutés pour réduire ces émissions.
3)Avantages économiques:
La production de ciment consomme beaucoup d'énergie et donc un coût élevé, et donc des additifs sont ajoutés pour réduire les besoins énergétiques et les coûts de production.
- Exemples de quelques ajouts minéraux:
-La pouzzolane:
Une roche silicieuse d'origine volcanique, donne naissance a des nouveaux composés qui sont stables, peu soluble dans l'eau, faiblement aggloméré.
-Fumée de silice:
Un sous produit de la fabrication de silicium,
Avantage: font un produit trés réactif.
-Les cendres volantes:
Avantage:
Diminue la porosité et la perméabilité.
Conserver la compacité au béton (Cohésion).
Source:
Ciment Portland — Wikipédia
Fabrication du ciment | lafarge.fr
Fabrication du ciment. Processus de fabrication du ciment
Clinker — Wikipédia
Béton à une faible teneur en clinker
Liant hydraulique — Wikipédia
CIMENT, Prise et durcissement du ciment - Encyclopædia
Etude physicochimique du ciment