ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

1 ECOLE DES MINES DE DOUAI EZZEROUALI Youssef OUTKHOUYA Mouhand ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE «Mise en œuvre d'un ciment vert: Challenges techniques et aspect normatif» «Implementation of green cement: Normative and technical challenges» Encadré par : Georges AOUAD

2 Sommaire Sommaire..2 Remerciement..4 Résumé.....5 Abstract.....6 Introduction...7 Chapitre 1 : Challenges techniques I : Procédés de fabrication de ciment et son impact sur l environnement...9 1. Matières premières naturelles...9 2. Matières premières extraites des déchets.... 9 3. Formation de cru...10 4. Clinkérisation et broyage...10 5. Obtention de ciment.12 II: Ciment vert : Ciment sulfo-alumineux.....13 1. Les ciment sulfo-alumineux...13 a. Présentation..13 b. Les différents types de ciments sulfo-alumineux 13 2. Fabrication et impact environnemental des ciments sulfo-alumineux...14 2.1 Matières premières... 14 2.2 Clinkéarisation et apes d hydratation de ciments sulfona-alumineux...14 2.3 Propriétés du ciment sulfona-alumineux...15 2.4 Réduction d énergie et impact environnemental..16 Chapitre 2 : Aspect normatif I. Généralité 18 1. Introduction...18 2. Comité Européen de normalisation...18 3. Types de ciments....19 II. Les compositions de ciment...19

3 1. Constitutions principaux..19 2. Constitutions secondaires 20 3. Sulfate de calcium...21 4. Les additifs.21 5. Récapitulatif des compositions des ciments courants...22 6. Composition des ciments courants résistants aux sulfates : SR..24 III. Exigences mécaniques...25 IV. Exigences physiques.26 1. Temps de prise de ciment..26 2. Chaleur du ciment 28 V. Exigences chimiques.29 1. Perte au feu.30 2. Teneur en sulfate SO 3...31 3. Teneur en chlorure Cl -....31 4. Alcalis réactifs...31 5. Pouzzolanicité...31 VI. Préparer un échantillon pour essai...32 VII. Détermination de la finesse du ciment...32 1. Méthode par Tamisage...32 2. Méthode Blaine...33 3. Tamisage à jet d air 36 VIII. Détermination des résistances mécaniques...34 1. Condition du laboratoire d essai...34 2. Equipement utilisés...35 3. Les constituants du mortier d un ciment...37 Conclusion..38 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.39

4 Remerciement Nous tenons à remercier toutes les personnes avec lesquelles nous avons pu travailler et qui ont facilité ainsi la réalisation de cette étude bibliographique. Nous remercions tout particulièrement Monsieur Georges Aouad parrain de notre étude bibliographique ainsi que Mme Cecile FORT et Mr Jean-loup CORDONNIER pour leur soutien.

5 Résumé Actuellement, le ciment Portland est considéré comme la référence en matière de ciment. En effet, il est massivement très utilisé dans le domaine du génie civil et dans les différents ouvrages. Sa synthèse nécessite de grandes quantités d énergie et dégage beaucoup de CO 2. Ceci, se fait en consommant une quantité considérable de matières premières non renouvelables. Nous intéressons dans la présente étude à révéler les différentes étapes de fabrication d un type de ciment et son impact sur l environnement en étant comme un ciment témoin, le ciment portland a été pris comme exemple. En effet, notre but est de comparer ses caractéristiques à celles d un ciment «Vert», un ciment écologique. Le ciment sulfo-alumineux, considéré comme un ciment vert, se synthétise à une température moins importante et ne dégage pas autant de CO2 que le ciment portland. Aussi, un aspect normatif sera abordé dans cette étude tout en citant les différentes exigences qu un ciment doit satisfaire pour se commercialiser. Mots clés : Ciment portland Ciment vert Suflo-alumineux Normes ciments Environnement Clinker

6 Abstract Currently, Portland cement is considered the reference for cement. Indeed, it is very heavily used in the field of civil engineering and in various constructions. Its synthesis requires large amounts of energy and emits lots of CO2. he consumes a considerable amount of non-renewable raw materials. We are interested in this study to reveal the different stages of making a type of cement and its environmental impact by being control cement, Portland cement was used as an example. Our aim is to compare its characteristics with those of "Green", cement, ecological cement. Cement sulfo-aluminate, considered green cement, is synthesized at a temperature lower and does not release as much CO2 as Portland cement. Thus, a normative aspect will be addressed in this study while citing the various requirements that must meet the cement market. Keywords: Portland cement Green cement Sulfoaluminate Standards cements Environment Clinker

7 Introduction Le ciment Portland est obtenu par cuisson à 1450 C d'un mélange de calcaire et d'argile, broyé en poudre très fine. Ce processus est appelé la clinkérisation, consomme seul environ 60% de l'énergie totale nécessaire à la production de ciment, qui s'élève à 4,5 GJ / tonne de ciment synthétisé. Dans le four, la réaction de décarbonatation du calcaire (CaCO3 CaO + CO2) dégage une quantité énorme de dioxyde de carbone, ce qui explique en partie pourquoi l'industrie cimentière participe à près de 5% des émissions mondiales de CO2 (environ 1.53 gigatonnes en 2010). Dans le contexte actuel de développement durable, la protection de l environnement est devenue l une des préoccupations majeures de la société. Ceci est traduit clairement par le protocole de Kyoto qui imposait en 2008 une réduction de 5,2 % des émissions de gaz à effet de serre par rapport à 1990. Le développement des ciments verts est donc un véritable défi des industriels qui déploient de grands efforts et lancent de nombreuses recherches afin d'enrichir leurs gammes de nouveaux ciments. Ces ciments devront respecter les normes appliquées aux ciments actuels, avoir des caractéristiques similaires et à celle des ciments actuels et ayant moindre d impact sur l environnement.

8 Chapitre 1 «Challenges techniques»

9 I. Procédé de fabrication du ciment et son impact sur l environnement Notation cimentaire C A Š S F H Č CaO AL 2 O 3 SO 3 SiO 2 Fe 2 O 3 H 2 O CO 2 1. Matières premières naturelles La fabrication d un ciment nécessite un mélange homogène de la chaux, de silice, d alumines et de fer. En pratique et pour des raisons économiques, les industries cimentières tournent vers des carrières à ciel ouvert et faciles à exploiter. Ces dernières doivent être riches en calcaire et en argile. Le calcaire fournit le carbonate de calcium (CaCO 3 ) alors que L argile fournit principalement l oxyde de silicium(sio 2 ), l oxyde d aluminium (Al 2 O 3 ) et l oxyde de fer (Fe 2 O 3 ). Aussi, les carrières peuvent contenir d autres éléments entre autre l oxyde de magnésium (MgO), les sulfates et chlorures alcalins. Les alcalis K 2 O, Na 2 O et le soufre présentent sous plusieurs formes. Pour déterminer les proportions de tous ces éléments, des échantillons sont prises pendant l extraction.des corrections de composition peuvent être effectuées selon les pourcentages des éléments obtenus dans le mélange. L extraction, le transport et la rareté de ces matières premières rendent cette étape de fabrication demandeuse en énergie. C est qui implique la nécessité de chercher d autres sources moins onéreuse ayant moins d impact sur l environnement. [4] 2. Matières premières extraites des déchets Pour des raisons environnementales les chercheurs pensent à substituer les matières premières naturelles par des matériaux issus des déchets riches en oxyde de calcium (CaO) plutôt en carbonate de calcium (CaCO3). On cite, à titre indicatif, les cendres volantes et le laitier réduisent l émission de CO 2 provenant de la fabrication du ciment.les chercheurs ont prouvé, aussi, que le fer de laitier et de l acier peuvent être utilisés comme matière première pour la fabrication de ciment portland. D'autres recherches ont montré que des ciments spéciaux peuvent être synthétisés à partir de déchets des matériaux tels que la boue rouge (à partir de l'aluminium, l'oxyde de silicium contenant principalement, l'oxyde d'aluminium, et l'oxyde de fer). [8]

10 3. Formation du cru La formation de cru se fait dans un four fréquemment rotatif incliné par l une des voies ; humide, semi sèche ou sèche. La voie humide est la plus ancienne, elle demande plus d énergie mais plus simple que les autres voies. Elle consiste à mettre les matériaux assez liquides dans un four rotatif et à la sortie de four le matériau devient sec grâce au brassage continu de la pâte. La voie semi-sèche : dans ce procédé le cru introduit dans le four sous forme de petit grain ; humidifier dans de grandes «assiettes» rotatives inclinées. La voie semi-sèche consiste à introduire dans le four des matières premières sous forme des petits grains humides dans de grandes «assiettes» rotatives inclinées. La voie sèche est la voie la plus usuelle. Après avoir été broyés, les matériaux sont introduits directement dans le four sous forme de la poudre, après un préchauffage dans une tour à échangeurs thermiques. La voie sèche est la voie la plus usuelle. Après le broyage, les matériaux sont introduits directement dans le four sous forme de poudre. Un préchauffage dans un tour à échangeurs thermiques constitue une phase préliminaire avant la cuisson. L objectif est d obtenir un mélange homogène d argile et de calcaire (cru) dont le diamètre est inférieur à 200 µm. Des compositions chimiques de cru sont entre77 à 83 % de carbonate de calcium (CaCO 3, 13 à 14% de Silice (SiO 2 ), 2 à 4% d Alumine (Al 2 O 3 ). En plus de 1,5 à 3 % d Oxyde de fer (Fe 2 O 3 ) qui est responsable de la couleur grise du ciment portland. [1] [4] 4. Clinkérisation et broyage La cuisson est une opération très consommatrice d'énergie. Elle se fait à une température au voisinage de 1450 C. Elle permet aux constituants de l argile (silicates d'alumine et d'oxyde de fer) de se combiner avec la chaux existant dans le calcaire pour donner des silicates et aluminates de chaux. Au cours de la cuisson, les réactions chimiques suivantes se produisent 1220 c 2 CaO + SiO 2 - -> 2 CaO,SiO 2 C 2 S : Bélite 1220 c 3 CaO + SiO 2 - -> 3 CaO,SiO C 3 S :Alite 1450 c4

11 3 CaO + Al 2 O 3 - -> 3 CaO, Al 2 O 3 C 3 A:Célite 1450 c4 CaO + Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 - -> 4 CaO,Al 2 O 3,Fe 2 O 3 C 4 AF : Célite Le refroidissement de mélange, souvent par un refroidisseur à grille de la matière, nécessite une énergie importante. Le clinker est obtenu sous forme des granulats dont le pourcentage d alite est majoritaire. Le tableau ci-après récapitule les différents constituants de clinker : [1] [4] Nom Formule Minimum Maximum Alite (silicate tricalcique) Ca 3 SiO 5 45.0 % 79.7 % Bélite (silicate bicalcique) Ca 2 SiO 4 5.7 % 29.8 % Aluminate tricalcique Ca 3 Al 2 O 6 1.1 % 14.9 % Aluminoferrite tétra-calcique Ca 4 Al 2 Fe 2 O 10 2.0 % 16.5 % Chaux libre CaO 0.6 % 2.8 % Tableau 1 : La composition minéralogique du clinker [1]

12 Figure 1 : «Aspect du clinker après refroidissement» [1] 5. Obtention du ciment Pour obtenir le ciment pur, il faut broyer finement le clinker et le gypse, dans le but est d assurer une bonne homogénéisation. Le gypse sert à régulariser la prise et sa proportion ne doit pas être supérieure à 5 %. Des constituants secondaires sont également à additionner pour obtenir d autres ciment composés, comme laitier de hauts fourneaux, des cendres volantes des schistes calcinés, du calcaire, des fumées de silice ou encore des fillers qui sont des matériaux pouzzolaniques. [2] Figure 2 : «fabrication du ciment» [2]

13 II. Ciment vert : Ciment sulfo-alumineux 1. Les ciments sulfo-alumineux 1.1 Présentation Les ciments sulfo-alumineux sont des liants hydrauliques relativement récents. Ils sont, ainsi, moins connus que les ciments Portland, mais ont des potentialités, tout à fait, intéressantes. La consommation d une grande quantité de matières premières non renouvelables, l émission des tonnes de CO 2 dans l atmosphère ont mené des industriels à chercher d autres solutions, à la fois, économiques et écologiques. Ces facteurs ont contribué au développement d un ciment vert ayant des propriétés similaires au ciment portland. Les ciments sulfo-alumineux sont très nombreux, se composent essentiellement de clinker sulfo-alumineux et de sulfate de calcium, hydraté (gypse), ou anhydrite. [5] 1.2 Les différentes types de ciments sulfo-alumineux Le ciment sulfo-alumineux alitique Il se marque par l absence de bélite (C 2 S), la présence de ye'elimite(c 4 A 3 Š) et d alite (C 3 S). En termes de durabilité, il est très résistant, précisément, à la carbonatation. Le ciment Portland modifié à la ye elimite Il se caractérise par une meilleure résistance au jeune âge et un temps de prise plus court. Il est fabriqué en mélangeant 5 à 20% de ye'elimite avec un clinker de ciment portland séparément fabriqué. Le ciment ye elimitique Il se distingue par une résistance très élevée au jeune âge mais qui ne s améliore pas à long terme.il se caractérise, aussi, par la présence de sulfopurrite (C 5 S 2 Š, 25-77%) et de 15 à 50% de ye'elimite. Cependant qu il ne contient pas de silicate de calcium. Les ciments sulfo-alumineux bélitiques Ces types de ciments, appelés sulfo-alumineux à base de calcium et à haute teneur en bélite (SAB), ils se distinguent de ciment Portland par absence d alite (C 3 S), sa faible teneur en chaux (C) et sa grande friabilité. Ces caractéristiques sont importantes puisqu'elles permettent de réduire la demande d énergie nécessaire à la décarbonatation du calcaire et au broyage pendant la fabrication. [5]

2. Fabrication et impact environnemental des ciments sulfo-alumineux 14 2.1 Matières premières Les matières premières composent généralement de calcaire, bauxite (roche ayant une teneur en aluminium très élevée et un coût élevé), et de gypse ou d anhydrite. Aussi d autres éléments peuvent être y ajoutés dans la composition du cru, comme : Cendres volantes riches en fer et en alumine : sont des particules fines recueillies lors de la combustion du charbon, utilisé dans les centrales thermiques. Laitier : C'est un produit issu de la fusion ou d'élaboration de métaux par voie liquide, il compose notamment d'un mélange d'oxydes de silice, d'aluminium, de phosphore et de soufre, qui sont formés en cours de fusion ou d'élaboration de métaux. Mâchefer. Ils permettent à la fois de minimiser le coute de ciment et d autres part de diminuer la matière première non renouvelable. [5] 2.2 Clinkérisation et étapes d hydratation d un ciment vert De même que le ciment portland, les sulfo-alumineux sont réalisés dans des fours rotatifs normalisés. La matière première doit être séchée puis broyer finement avec le gypse. Les proportions des phases qui peuvent constituer le clinker d un ciment sulfonaalumineux sont présentées dans le tableau ci-dessous : Nom Notation cimentaire Proportions ( %) Silicate bicalcique (bélite) C 2 S 10-60 Yeelimite C 4 A 3 Š 10-55 Sulfate de calcium C Š 0-25 Chaux libre C 0-25 Alumino ferrite tétralcique C 4 AF 0-40 Mono aluminate de calcium CA 0-10 Aluminate de calcium : mayenite C 12 A 7 0-10 Tableau 2 : «Constituants anhydres du clinker sulfo-alumineux» [7]

15 Les principaux phases d un ciment sulfo-alumineux sont : Yeelimite (C 4 A 3 Š) se forme par la réaction, à l état solide, d une phase intermédiaire mayenite (C 12 A 7 ) et l anhydrite (CaSO 4 ). Autre façon, à partir de la chaux libre CaO, l oxyde d'aluminium AL 2 O 3 et l anhydrite (CaSO 4 ). Il se produit par le biais d une réaction suivante : 3 (12CaO 7Al 2O 3 ) + 7 CaSO 4 7 (4CaO 3Al 2 O 3 SO 3 ) + 15 CaO Bélite (C 2 S), il présente dans les clinkers des ciments sulfo-alumineux sous formes ; α et β. Il est moins rapide, dans sa formation, que la Yeelimite. En plus, il est beaucoup moins important dans le sulfo-alumineux que dans le ciment Portland.il se forme à partir de la chaux libre CaO et de l'oxyde de Silicium par la réaction suivante : 2 CaO + SiO2 2 CaO,SiO 2 Ferrite (C 4 AF), qui se forme, à partir, de l oxyde de fer (Fe2O3) et de l oxyde d'aluminium (AL 2 O 3 ). Et ce, en présence de la chaux libre CaO ou éventuellement à partie de ferrite (C 2 F) après l intégration de l aluminium. CaO + Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 4 CaO, Al 2 O 3, Fe 2 O 3 2.3 Propriétés du ciment Sulfo-alumineux Le ciment sulfona-alumineux se distingue, par-rapport à d autres types de ciments, par plusieurs propriétés, entre autres : 2.3.1 Propriétés physiques : Capabilité de développer des performances mécaniques du béton. Émission minimale possible de CO 2 lors de sa fabrication. Résultats encourageants en termes de durabilité et en résistance aux attaques chimiques. 2.3.2 propriétés mécaniques : La formation d éttringite non expansive, sous forme des cristaux larges, qui génère un durcissement à jeune âge (durcissement rapide entre 55 et 70MP à 28 jours). Une faible perméabilité qui permet, à la fois, de bonnes résistances à la carbonatation et aux sulfates. Une faible porosité qui donne de bonnes résistances à la corrosion et au gel. Une faible alcalinité qui empêche, les réactions alcali-granulats, la résistance à la corrosion ainsi que l apparition d efflorescence. De bonnes résistances mécaniques.

En même temps, ciment sulfo-alumineux possède certains désavantages ; 16 Hydratation rapide de la Yeelimite pose des problèmes de maniabilité pendant la mise en œuvre de béton. Alors, pour éviter ces prises prématurées, des aditifs sont proposés, comme l oxyde de Zinc, le Plomb et l acide citrique. il donne aussi une chaleur immodérée d hydratation. [6] 2.4 Réduction d énergie et impact environnemental Le ciment Portland est obtenu par cuisson à 1450 C d'un mélange de calcaire et d'argile, broyé en fine poudre. Ce processus de clinkérisation consomme à lui seul, environ, 60% de l'énergie totale nécessaire à la production de ciment. Dans le four, la réaction de la décarbonation du calcaire (CaCO 3 CaO + CO 2 ) dégage également beaucoup de dioxyde de carbone, ce qui explique en partie pourquoi l'industrie cimentière participe à près de 5% des émissions mondiale de CO 2. Alors, la fabrication d un ciment sulfona-alumineux nécessite une température compris entre 1250 et 1350 et la quantité de calcaire contenant dans la cru est réduite par rapport au ciment portland. Le cru de ciment sulfona-alumineux est moins riche en calcaire, cependant que ce dernier dégage une quantité considérable de CO 2. Le clinker sulfo-alumineux est plus fragile que ceux des autres ciments ce qui explique la diminution de sa consommation énergie lors du broyage. En plus d une proportion plus faible de la chaux dans le ciment, il génère une enthalpie plus faible en comparant avec le ciment portland. Le tableau ci-dessous mis en évidence une simple comparaison entre le dégagement de CO 2 et l enthalpie formé par les quartes principales phases des deux ciments. [7] Phases Alite C 3 S Bélite β C 2 S Aluminate de calcium CA Yeelimite(C 4 A 3 Š) Les proportions des phases en % Sulfo Portland Enthalpie [kj/kg de clinker] CO 2 rejeté [kg/kg de clinker] 0 45-80 1848-1 578 10-60 6-30 1336-8 511 0-10 2-15 1030-2 278 10-55 0 800 216 Tableau 3 : Enthalpie de formation et émission de CO 2 générées par les phases de ciment [7]

17 Chapitre 2 «Aspect normatif»

18 I. Généralités 1. Introduction La deuxième partie de cette étude bibliographique porte sur l aspect normatif que doit satisfaire un ciment vert pour qu il soit commercialisé et réponde aux règles de l Art. En effet, les normes courantes qui traitent le ciment s appliquent à 27 types de ciments. Ces ciments existent déjà dans le marché et s utilisent dans les différents domaines et ouvrages du génie civil. Alors, pour qu un ciment vert se commercialise, il doit forcement satisfaire aux exigences des normes courants. Ces normes déterminent des exigences physiques et chimiques que doit satisfaire les constituants d un ciment. Elles ont été élaborés et agrées par les membres de la CEN. 2. Comité Européen de Normalisation La Comité Européen de Normalisation, noté par la suite CEN, est constitue de 31 pays européens : «Les membres de la CEN sont les organismes nationaux de normalisation des pays suivants : Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Chypre, Croatie, Danemark, Espagne, Estonie, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Irlande, Islande, Italie, Lettonie, Lituanie, Luxembourg, Malte, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République tchèque, Roumanie, Royaume-Uni, Slovaquie, Slovénie, Suède et Suisse» [15] 3. Types de ciments Le ciment : est un liant hydraulique, la poudre et l eau de gâche pour former une pâte qui durcit et fait la prise au bout d un laps de temps. Il se caractérise par sa résistance et sa stabilité. Tout ciment qui satisfait les spécifications et les exigences de la norme 197-1 est appelé un ciment.l hydratation des silicates de calcium, et éventuellement d autres éléments (Aluminates), est derrière le durcissement hydraulique du ciment. La somme des quantités relatives de CaO et de SiO 2 doit être égale, au minimum, à 50% de la masse du ciment. [1]

19 Les principaux types de ciments sont les suivants : I CIMENT PORTLAND II CIMENT PORTLAND COMPOSE III CIMENT DE HAUT FOURNEAU IV CIMENT POUZZOLANIQUE V CIMENT COMPOSE [1] II. Les compositions de ciment 1. Constituants principaux 1.1 Clinker Portland On obtient le clinker portland par calcination d un mélange de matières premières, dont on trouve les éléments suivant CAO, Al2O 3, SiO 2, FeO 3 et d autres matières mais avec des proportions moins importantes. Il doit contenir, en masse, au moins 2/3 de silicates de calcium et le reste se compose de l aluminium de fer et d autres constituants. Le rapport CaO doit être supérieur à 2 et la teneur en masse de MgO doit inférieure à 5%. Dans les ciments I et IV, la teneur en C3A (Aluminate tricalcique) du clinker portland se calcule par l équation suivante : C3A = 2,65 A 1,69 F Avec : - A : % en masse d Al 2 O 3 - F : % de Fe 2 O 3 Alors la teneur en C3A doit respecter les proportions suivantes : - Les teneurs en C3A des ciments Portland, I-SR 0, I-SR 0, et I-SR sont respectivement inférieures ou égales à 0%, 3% et 5%. - La teneur en C3A des ciments pouzzolaniques : 9%. [1] 1.2 Laitier granulé de haut fourneau (S) Il doit être composé, en masse, d au moins 2/3 de CaO, MgO et de SiO 2. Le reste est constitué d Al 2 O 3, et d autres constituants mais des faibles quantités, tel que CaO+MgO SiO2 > 1. [1] 1.3 Matériaux pouzzolaniques Ils sont constitués, principalement, de SiO 2 réactif et d Al 2 O 3.Le reste, est de FeO 3 et d autres oxydes. Le pourcentage massique de SiO 2 réactif doit être supérieur à 25%. Il existe deux types de pouzzolanes : SiO 2

20 - Pouzzolane naturelle. - Pouzzolane naturelle calcinée. [1] 1.4 Les cendres volantes Les cendres volantes qui satisfirent les conditions de la norme 197-1 Un ciment qui satisfait les conditions de la norme 197-1 devront être obtenues par précipitation électrostatique ou mécanique de particules pulvérulentes contenues dans les fumées des chaudières alimentées au charbon pulvérisé. Leur proportion massique varie entre 0% à 9%. [1] On distingue deux types de cendres volantes : Cendre volante siliceuse Elles sont constituées principalement de SiO 2 et d Al 2 O 3. La proportion de CaO ne doit pas excéder 10% en masse.la teneur d oxyde de calcium libre doit être inférieure à 1%. Une teneur, en masse de, de CaO inférieure à 2,5% est acceptable mais l expansion de stabilité ne doit pas dépasser 10 mm. Aussi, la teneur en masse de SiO2 réactive doit dépasser 25%. [1] Les cendres volantes calciques En plus d une proportion massique de CaO varie entre 10% à 15% mais elles doivent contenir, aussi, une proportion minimale de 25% de SiO 2 réactive. Elles assurent une résistance de 10 MPa à 28 jrs. [1] 1.5 Calcaire Pour qu un ciment satisfait les exigences de la norme 197-1, il doit contenir une quantité de calcaire dont : -La teneur en CaCO 3 doit être supérieure à 75% en masse. -La teneur en argile ne doit dépasser 1,2g/100g. - La teneur en carbone organique doit être inférieure à 0,20% en masse ou inférieure à 0,50%.[1] 1.6 Fumée de silice La fumée de silice contient, au moins, 85% en masse de SiO 2 amorphe. Elle doit satisfaire aux exigences suivantes : La perte au feu, avec une heure en temps de calcination, doit être au plus est égale à 4%. Son aire massique non traité doit être supérieure à 15 m2/g. [1]

2. Constitutions secondaires Ils sont, principalement, des matériaux minéraux. Ils ont comme rôle l amélioration des propriétés physiques des ciments. A cet effet, il faut bien les sélectionner, préparer, sécher etc. 21 Ils augmentent la demande en eau de ciment, améliorent la résistance du mortier ou de béton, dans la phase utilisation. Aussi, ils Protègent les armatures de la corrosion. [1] 3. Sulfate de calcium Le sulfate de calcium a le rôle de régulateur de prise, c est un élément indispensable, ajouté en plus des constituants précités, pour fabriquer un ciment. Il existe sous plusieurs formes : Le sulfate de calcium dihydraté (gypse) : CaSO 4, 2H 2 O. Le sulfate de calcium hémihydrate: CaSO 4, 1/2H 2 O. Le sulfate de calcium anhydre : CaSO 4. [1] 4. Les additifs Les additifs ont rôle d améliorer les propriétés du ciment, leur quantité totale en masse ne doit pas excéder 1%. Tandis que Celle des additifs organiques doit être inférieure à 0,2%. Ils ne devront pas : Favoriser la corrosion des armatures (dans le cas de l emploi de ciment pour Béton armé). Altérer les propriétés de ciment, ainsi que celles de béton ou de mortier fabriqué par le ciment qu y est contient. [1]

22 5. Récapitulatif des compositions des ciments courants Princi paux Types I II Notation des 27 produits (types de ciment courant) Clinker Laitier de haut fourneau Fumée de silice Composition (pourcentage en masse a) Constituants principaux Pouzzolanes Cendres volantes Schiste Naturelle Naturelle Siliceuse Calcique calciné calcinée Calcaire K S D b) P Q V W T L LL Ciment portland I 95-100 -- -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 Ciment Portland au laitier Ciment Portland à la fumée de silice Ciment Portland à la pouzzolane Ciment Portland aux cendres volantes II/B-S II/B-S II/A-D II/A-P II/B-P II/A-Q II/B-Q II/A-V II/B-V II/A-W II/B-W 80-94 6-20 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 65-79 21-35 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 90-94 -- 6-10 -- -- -- -- -- -- -- 0-5 80-94 -- -- 6-20 -- -- -- -- -- -- 0-5 65-79 -- -- 21-35 -- -- -- -- -- -- 0-5 80-94 -- -- -- 6-20 -- -- -- -- -- 0-5 65-79 -- -- -- 21-35 -- -- -- -- -- 0-5 80-94 -- -- -- 6-20 -- -- -- -- -- 0-5 65-79 -- -- -- -- 6-20 -- -- -- -- 0-5 80-94 -- -- -- -- 21-35 -- -- -- -- 0-5 65-79 -- -- -- -- -- 6-20 -- -- -- 0-5 Constituants secondaires

23 Ciment Portland au schiste calciné Ciment portland au calcaire II/A-T II/B-T II/A-L 80-94 -- -- -- -- -- -- 6-20 -- -- 0-5 65-79 -- -- -- -- -- -- 21-35 -- -- 0-5 80-94 -- -- -- -- -- -- -- 6-20 -- 0-5 II/B-L II/A-LL 65-79 -- -- -- -- -- -- -- 21- -- 0-5 35 80-94 -- -- -- -- -- -- -- 6-20 0-5 III IV V Ciment Portland composé c) Ciment de haut fourneau Ciment pouzzolanique c) Ciment composé c) II/B-LL II/A-M II/B-M III/A III/A III/A III/A III/A V/A V/A 65-79 -- -- -- -- -- -- -- 21-35 0-5 80-88 <------------------------------------12-20-------------------------------- 0-5 65-79 <------------------------------------21-35-------------------------------- 0-5 35-64 36-65 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 20-34 66-80 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 5-19 81-95 -- -- -- -- -- -- -- -- 0-5 65-89 -- <------------------------12-20----------------------------- -- -- -- 0-5 45-64 -- <----------------------------12-20------------------------- -- -- 40-64 18-30 -- <--------------18-30----------- -- -- -- -- 0-5 V/B 20-38 31-49 -- <--------------18-30----------- -- -- -- 0-5 Tableau 4 «Les 27 produits de la famille des ciments courants» [1]

24 6. Composition des ciments courants résistants aux sulfates : SR Parmi les ciments présentés précédemment, quelques uns juste résistent aux sulfates (SR). Le tableau ci-après résume leurs constituants principaux (Clinker, Laitier de fourneau, Pouzzolane naturelle et Cendre volante siliceuse), ainsi que le pourcentage des constituants secondaires. I-SR0 (3 et 5) : Ciment portland résistant aux sulfates dont la teneur en C3A de clinker est 0% ( 3 % et 5 %). III/B-SR (C-SR): Ciment de haut fourneau résistant aux sulfates ; aucune exigence sur la teneur C3A de clinker. IV/A-SR (B-SR): Ciment pouzzolanique résistant aux sulfates dont la teneur C3A de clinker doit être 3 % (e t 5 %). NB : Tous les résultats sont exprimés en pourcentage massique. Tableau 5:«Les sept produits de la famille des ciments courants résistants aux sulfates» [1] Princip aux types Notation des sept produits (Types de ciments courants résistants aux sulfates) Clinker Composition (pourcentage en masse) Constituants principaux Cendre Laitier de Pouzzolane volante Constituants fourneau naturelle siliceuse secondaires S P V I Ciment Portland résistant aux sulfates I- SR 0 I- SR 3 I- SR 5 95-100 - - - 0-5 III IV Ciment de haut fourneau résistant aux sulfates Ciment pouzzolanique résistant aux sulfates III/B-SR III/C-SR IV/A-SR IV/B-SR 20-2 66-80 - - 0-5 5-19 81-95 - - 0-5 65-79 --21 35-- 0-5 45-64 --36 55-- 0-5 A) Les valeurs indiquées au tableau se réfèrent à la somme des constituants principaux et secondaires. B) Pour les ciments pouzzolaniques résistants aux sulfates, types IV/A-SR et IV/B- SR, les constituants principaux autres que le clinker, doivent être déclarés dans la désignation du ciment (voir un exemple, à l article 8)

25 III. Exigence mécaniques La norme 196-1 distingue deux types de résistances à la compression d un ciment : résistance à court terme (mesurée à 2 ou 7 jours) : Noté N. résistance courante (déterminée à 28 jours) : Noté R. Le tableau ci-après récapitule les classes de résistance, leur résistance à la compression, la stabilité, ainsi que temps de début de prise d un ciment. [10] [1] Classe de résistance Résistance à la compression MPa (N/mm2) Temps de début de prise Expansion Résistance au jeune âge Résistance normale 2 jours 7 jours 28 jours min mm 32,5 L a) 32,5 N - - 12 16 32,5 52,5 75 32,5 R 10-42,5 L a) - 16,0 42,5 N 10-42,5 62,5 60 42,5 R 20-52,5 L a) 10-52,5 N 20-52,5-45 52,5 R 30 - a) classe de résistance uniquement définie pour les ciments III Tableau 6 : «Exigences mécaniques et physiques définies en termes de valeurs caractéristiques» [1] 10

26 IV. Exigence physiques 1. Temps de prise de ciment: a. Composition de la pâte de ciment Ciment (Poudre) + Eau = Pate de ciment [18] b. Préparation de la pâte de ciment On pèse 500 ± 1 g de ciment et une quantité d eau, par exemple 125 g. Le malaxage s effectue avec un malaxeur qui satisfait les exigences du chapitre 4.4 de la norme 196-1. Aussi, Un chronomètre est indispensable durant les étapes de malaxage pour assurer un chronométrage à ± 2 S. Les principales étapes de malaxage sont les suivantes : Mettre la quantité du ciment et l eau dans le bol : malaxer durant 10 S maxi. Rendre le malaxeur à petit vitesse et lancer le chronométrage. Enregistrer le temps de départ (Temps zéro). Après 90 S, interrompre le malaxage pendant 30 S. Durant le temps d arrêt (30 S), nettoyer les bords du bol et placer la pâte extraite au milieu. Reprendre le malaxage pendant 90 S à petit vitesse. En total, le malaxeur doit fonctionner 3 min. [12] c. Temps de la prise de ciment Temps de début de prise Le temps de prise de ciment est mesuré par l appareil Vicat (Aiguille normalisée). Le bout de la prise de ciment est atteint, lorsque l aiguille ne pénètre plus dans la pâte de ciment. Le début de prise d un ciment se distingue par une augmentation de viscosité de la pâte. [12]

27 Fig. 4: «Détermination du temps de début de prise» [17] «Le début de prise correspond au temps écoulé depuis le gâchage de la pâte jusqu'au moment où l'aiguille s arrête à une distance (d = 4 mm ±1 mm) du fond de l anneau de 40 mm de hauteur remplie de pâte pure de ciment.» [17] La norme NF EN 196-3 indique que le temps de début de prise du ciment est correspond au temps écoulé entre le temps zéro (début de malaxage de la pâte de ciment) et le temps où l aiguille de l appareil Vicat se situe au 6 ± 3 mm de la plaque de base. Ce temps est estimé à 5 min près. [12] Temps de fin de prise Fig. 5 «Détermination du temps de fin de prise» [17] Le temps de fin de prise se diffère selon le type de ciment, il est calculé depuis le temps zéro jusqu au moment où l aiguille commence à ne pas pénétrer qu à 0,5 mm dans l éprouvette. Il est mesuré à 15 min près. Pour arriver à ce point, il faut recommencer la pénétration plusieurs fois en respectant le plan de pilotage suivant : Chaque point doit être situé à 8 mm du bout de moule. Les points doivent être espacés de 5 mm. Une pénétration doit être située d au moins 10 mm par-rapport au dernier point. Durant les opérations de pénétration l éprouvette doit être conservée à 20,0 ± 1,0 C. [12]

28 2. Chaleur du ciment: Chaleur de dissolution du ciment Ciment anhydre : ciment exempté de fer par le biais d un aimant conservé dans un récipient étanche (pour éviter l absorption de CO2 et H2O) Ciment hydraté : un ciment hydraté est obtenue en mélangeant une quantité de ciment anhydre de 100± 0,1 g et 40 ± 0,1 g d eau distillée (ou déionisée) pendant 3 min à la température ambiante. La chaleur de dissolution du ciment anhydre est calculée par la formule : Q a = C x Tc P Avec : + 0,8 Tf Ta + 0,8(Tf 20) Q a : Chaleur de dissolution du ciment anhydre (J.g -1 ). Tc : Echauffement corrigé (K). C : Capacité thermique du calorimètre (J.K -1 ). P : Masse de ciment anhydre (g). Tf : T de fin de dissolution de ciment anhydre ( C). Ta : Température ambiante. 0,8 : Chaleur spécifique du ciment anhydre (J.g -1.K -1 ). 0,8 : Coefficient thermique de dissolution du ciment anhydre (J.g -1.K -1 ). La chaleur de dissolution du ciment hydraté est calculée par la formule : Q i = C x Tc P x F Avec: + 1,7 Tf Ta + 1,3(Tf 20). C, Tc sont identiques à ceux de ciment anhydre. P : Masse de ciment hydraté (g). Tf : T de fin de dissolution de ciment hydraté ( C). Ta : Température ambiante. 1,7 : Chaleur spécifique du ciment hydraté (J.g -1.K -1 ). 1,3 : Coefficient thermique de dissolution du ciment hydraté (J.g -1.K -1 ). [16]

29 Chaleur d hydratation du ciment: On obtient la chaleur d hydratation du ciment par la différence entre la chaleur de dissolution du ciment anhydre et la chaleur de dissolution du ciment hydraté. Pour obtenir une hydratation normalisée ces conditions devront être satisfaites : Le rapport E/C = 0,40. Une pâte pure de ciment est utilisée pour réaliser l essai. La température devrait être maintenue à 20 ± 0,2 C durant le processus d hydratation. Formule du calcul : H i = Q a Q i Avec : H i : Chaleur d hydratation du ciment. Q a : Chaleur de dissolution du ciment anhydre. Q i : Chaleur de dissolution du ciment hydraté. [16] V Exigence chimiques Les exigences chimiques qu un ciment doit satisfaire sont parfaitement traitées dans la norme NF EN 196-2, entre autres, la perte au feu, le résidu insoluble, la teneur en sulfate et la teneur en chlorure etc. le tableau ci-après extrait de la norme NF EN 197-1 récapitule les principales propriétés que chaque type de ciment doit satisfaire et la référence de chaque essai. [12] 1 2 3 4 5 Propriété Référence de Type de Classe de l essai ciment résistance Exigences I Perte au feu EN 196-2 Toutes classes 5,0% III I Résidu insoluble EN 196-2b) Toutes classes 5,0% III I 32,5 N Teneur en sulfate (SO 2 ) EN 196-2 II c) IV 32,5 R 42,5 N 42,5 R 3,5% 4,0%

30 V III d) 52,5 N 52,5 R Toutes classes Teneur en chlorure EN 196-2 Tous types e) Toutes classes 0,10% Pouzzolanicité EN 196-5 IV Toutes classes Satisfait à l essai a) les exigences sont données en pourcentage en masse ciment produit fini. b) détermination des résidus insolubles dans l acide chlorhydrique et la carbonate de sodium. c) Les ciments de type II/B-M avec t>20% peuvent contenir jusqu au 4,5% de sulfate (SO3) quelle que soit la classe de résistance. d) Le ciment de type III/C peut contenir jusqu'à 4,5 % de sulfate e) Le ciment de type III peut contenir plus de 0,10% de chlorure mais, dans ce cas, la teneur maximale en chlorure doit figurer sur l emballage et/ou le bon de livraison. f) Pour des applications en précontrainte, les ciments peuvent être produits selon une exigence plus basse. Dans ce cas, la valeur de 0,10% doit être remplacée par cette valeur plus basse qui doit être mentionnée sur le bon de livraison Tableau 7:«Exigences physiques définies en termes de valeurs caractéristiques» [1] 1. Perte au feu : On détermine la perte au feu par calcination de l échantillon d un ciment à une température d environ 950 ± 25 C. A l issu de cet essai, l eau et CO2 se disparaissent de l échantillon. Oxydation partielle des éléments qu y présentent. Une correction de la perte au feu est nécessaire pour lever toute influence due à l oxydation. Cet essai, s effectue avec une masse du ciment de 1,00 ± 0,05 g, qu il faut mettre dans un récipient et laisser dans le four pendant 15 min. Après son refroidissement, à température ambiante, on pèse sa masse de nouveau. La perte au feu observée est calculée par la formule suivante : L = mi mf mi x 100 Avec : m i : masse initiale (g). m f : masse finale (g).

31 Après calcination de l échantillon de ciment, il faut corriger la perte au feu, selon le nombre d éléments oxydables qui contient. Example: Oxydation des sulfates (SO 3 ). (SO 3 ) R = (SO 3 ) f - (SO 3 ) i Avec R: resultant, f: final et i: initial. O fixé = 0,8 x (SO 3 ) R L c = L + O fixé Avec L c : perte au feu corrigée. NB : La même démarche s applique sur tous les éléments oxydables existant dans le ciment et toutes les formules sont exprimées en %. [11] 2. Teneur en sulfate SO 3 : Le mode opératoire du dosage de sulfate est bien décrit dans la norme NF EN 196-2 (Analyses chimiques des ciments). Sa teneur est calculée par la formule suivante : SO 3 = 34,3 x m M Avec: m: masse de sulfate de baryum utilisé pour le dosage (g). M: masse prise de l échantillon (g). [11] 3. Teneur en chlorure Cl - : Le dosage de chlorure est exprimé en cl - qui précipite en traitant le ciment avec l acide nitrique dilué. La teneur en chlorure est exprimée par la relation suivante : Cl - = ( V1 V2) V1 x M Tel que : M : Masse prise de l échantillon. V1 et V2 sont, respectivement, volumes de thiocyanate de potatium utilisés pour titrer la solution d essai et à blanc (ml). [11] 4. Alcalis réactifs: Si la teneur en alcalis réactif dépasse 0,01%, il faut dégager ce matériau(ou stock, lot, ) et le substituer par un autre dont le pourcentage d alcalis n excède pas cette valeur pré-indiquée. [11] 5. Pouzzolanicité: La mesure de la pouzzolanicité est déterminée par la comparaison entre la quantité des ions de calcium (Ca 2+ ) et la proportion des ions de calcium existant dans l oxyde de calcium (CaO). Un ciment est considéré conforme si la concentration de saturation est strictement supérieure celle des ions de calcium. Lors d essai les volumes et masses sont respectivement exprimés à 0,05ml et à 0,0001 g près. [13]

32 VI Préparer un échantillon pour essai Taille des échantillons Pour réaliser des essais de laboratoire sur un ciment, il faut effectuer un échantillon représentatif permettant de couvrir tous les essais spécifiés, d au moins deux fois. Une quantité de 5 Kg pourrait être considérée suffisante, sauf dans des cas particuliers, pour réaliser tous les essais. Un échantillon est dit homogène, si l analyse des variances de quinze microéchantillons ne montre pas des différences significatives. [15] Conservation d un échantillon : Un échantillon de ciment doit maintenir les mêmes propriétés du ciment origine. Il est conservé dans des sacs, récipients ou fûts, à une température inférieure à 30 degrés avant de procéder à l essai. En plus, chaque échantillon de ciment doit être identifié pour éviter toute confusion. [15] VII Détermination de la finesse du ciment Il existe trois méthodes, selon la norme 196-6, pour déterminer la finesse du ciment. La méthode par tamisage, méthode par tamisage à jet d air et la méthode de perméabilité à l air (méthode de Blaine). [14] 1. Méthode par Tamisage Elle consiste à déterminer le pourcentage du ciment dont les dimensions des grains constituent le refus de maille spécifiée. L équipement utilisé est un tamis d essai dont le diamètre nominal et la profondeur se situent respectivement dans les intervalles [150 mm ; 200 mm] et [40 mm ; 100 mm]. En plus d une balance pour peser jusqu à 25 ± 0,01 g. [14] Détermination du refus Après agitation de l échantillon durant 2min, on parque une pause de 2 min. Ensuite mélanger la poudre pour répartir les fines dans l échantillon. On pèse 25 ± 0,5 g de ciment et on le met dans le tamis, avec précautions. On effectue des agitations dans tous les sens jusqu à aucun matériau fin ne traverse le tamis. Une fois l opération est terminée, on pèse le refus et l exprime en pourcentage, R1. L opération est à répéter pour obtenir R2. Le refus, alors, est la moyenne de R1 et R2 à 0,1 près. Si les deux résultats sont différents entre eux avec 1%, on effectué une troisième opération et on calcule la moyenne des trois avec la même précision.

33 NB : Avant de procéder à une opération il faut vérifier l état du tamis et sa fiabilité. Si le facteur de tamisage F dépasse 1,00 ± 0,20 le tamis doit être rejeté (F= R0 P où : R 0 est le refus connu sur le tamis et P est une moyenne caractérisant l état du tamis). [14] 2. Méthode Blaine (Perméabilité à l air) Cette méthode consiste à déterminer le temps nécessaire (t) pour qu une quantité d air puisse traverser un lit compacté de ciment (de dimensions et porosité bien définies). La finesse de ciment, dans cette méthode, est calculée sous forme de surface spécifique qui est proportionnelle à t. Le résultat obtenu est à comparer avec celui du ciment de référence, pour définir sa conformité. Le Laboratoire d essai doit satisfaire les conditions suivantes : La température doit être maintenue à 20 ± 2 C. L humidité doit être inférieure à 65 %. La surface spécifique est calculée par l une des formules suivantes : S = K ρ x e3 (1 e) x t 10x η S = ρ0 ρ (1 e0) x (1 e) x e3 e 0 3 x (10xη0) (10x η) t x x S 0 t0 S : Surface spécifique (cm 2 /g). S 0 : Surface spécifique du ciment de référence (cm 2 /g). K : Constance de l appareil d essai. e : Porosité du lit de ciment. e 0 : Porosité du lit du ciment de référence. t : Temps mesuré de ciment d essai (s). t 0 : Temps mesuré du ciment de référence (s). ρ : Masse volumique de ciment (g/cm 3 ). ρ 0 : Masse volumique du ciment de référence (g/cm 3 ). η : Viscosité de l air à la température de l essai (Pa.s). η 0 : Viscosité de l air à la température pour le ciment de référence (Pa.s).

34 NB : La norme NF EN 196-6 décrit en détails les méthodes à suivre pour déterminer les coefficients de cette formule. [14] 3. Tamisage à jet d air Cette méthode consiste à déterminer la masse du tamisât, particules passant au tamis d ouverture de maille 2,0 mm (Ouvertures : 63 μm ou 90 μm). Elle permet, aussi, de déterminer la granulométrie des grumeaux de particules très fines. Pour réaliser cet essai, on pèse 25 ± 0,5 g de ciment et on fixe l ouverture du tamis à utiliser. Une fois la prise de ciment est met sur le tamis, l appareillage par tamisage à jet d air devrait être mis en route. Après 5 min, on arrête l appareil et on pèse minutieusement le refus. Sa masse est à enregistrer puis le remettre dans le tamis. Cette opération est à répéter jusqu au moment où on arrive au point limite (moins de 0,2% de la masse initiale traverse le tamis pendant 3 min) et on enregistre le pourcentage du refus par-rapport à la masse d origine de refus, notée R1. Répéter ce mode opératoire à un autre échantillon de 25g pour calculer R2. La moyenne des deux résultats est le refus en % à 0,01 près. NB : la masse retenue sur le tamis est calculé par cette relation : m (P e.g 63 ou 90 ) = R x 100 m [14] VIII Détermination des résistances mécaniques 1. Condition du laboratoire d essai : Les essais devront être se déroulées dans un laboratoire, dont la température est de 20± 2 et l humidité relative ne doit pas être inférieure à 50%. Cependant que celles de la chambre ou la grande armoire humide de conservation des éprouvettes devront être 20 ± 1 en température et une humidité et l humidité doit dépasser 90%, il faut les enregistrer 4h avant d entamer les essais. La température de l eau de conservation des éprouvettes doit être maintenue à 20 ± 1 C. En outre, les matériaux et le matériel utilisés doivent être à une température 20 ± 1 C. Les essais devront être se déroulées dans un laboratoire qui satisfait des exigences Suivantes : Température Humidité relative Laboratoire d essais 20 ± 2,0 C 50% Armoire de conservation des éprouvettes 20 ± 1,0 C 90% Bac d eau pour conservation 20 ± 1,0 C -

35 des éprouvettes Tableau 9 : Conditions de température et d humidité au laboratoire d essai [10] 2. Equipements utilisés Les équipements nécessaires pour réaliser des essais mécaniques sont présentés ci-après. Ils devront satisfaire aux exigences de la norme EN 196-1. Tamis de contrôle en toile Les dimensions de mailles carrées de ces tamis, en mm, sont : Mailles de tamis en mm Tableau 9 : Mailles de tamis d essai. [10] Malaxeur Il est constitué de: 2,00 1,60 1,00 0,50 0,16 0,08 Un bol en acier inoxydable ( 5l de capacité). Un batteur en acier inoxydable qui doit fonctionner suivant les vitesses suivantes au moment de malaxage : Vitesse Rotation min -1 Mouvement planétaire min -1 Petite vitesse 140 ± 5 62 ± 5 Grande vitesse 285 ± 10 125 ± 10 Tableau 10 : «vitesse de batteur» [10] Moules ou éprouvettes Les dimensions des éprouvettes prismatiques sont : Largeur Profondeur Longueur 40 ± 0,2 mm 40 ± 0,1 mm 160 ± 1 mm Tableau 11 : dimensions des éprouvettes prismatiques [10] Appareil aux chocs Un appareil aux chocs doit satisfaire aux exigences décrites dans la norme 196-1. Il se composé d une table rectangulaire équipée d un marteau, une came, un suiveur de came, une enclume, des plaques d appui de l appareil etc Appareil d essai de résistance à la flexion

36 Il doit permettre de lui appliquer des charges jusqu à 10 KN avec une vitesse de 50 ± 10 N/S. Il est constitué de deux rouleaux d appui et d un rouleau de mise en charge, en acier et de même diamètre. [10] Machine d essai de résistance à la compression La machine d essai de résistance à la compression, doit permettre d enregistrer des ruptures, même après la remise à zéro da la machine, avec une précision de ±1 %. Elle fonctionne manuellement et le taux de la montée de la charge est de 2400 ±200 N/S. [10] Autres dispositifs de mesure Un dispositif de compression, une balance et un minuteur sont, aussi, indispensable pour déterminer les résistances mécaniques d un ciment. Ils devront satisfaire les exigences fixées dans la norme EN 196-1. [10] 3. Les constituants du mortier d un ciment Les constituants nécessaires que doit contenir un mortier du ciment, afin de déterminer sa résistance de ce dit ciment sont les suivants : Pour définir la résistance d un ciment, conforme à la norme NF NE 196-1, il faut préparer un mortier dont les constituants sont les suivants : Un sable normalisé CEN Sa composition granulométrique est indiquée dans le tableau ci-après. Il doit satisfaire aux exigences suivantes : 1. Une teneur en silice supérieure ou égale à 98%. 2. Il doit être un sable naturel siliceux. 3. Déterminée à partir d un échantillon représentatif de 1345g. 4. Il faut continuer le tamisage jusqu à un flux inférieure à 0,5 g/min. 5. Sa teneur ne doit pas excéder 0,2 %. 6. Sa température après séchage soit entre 105 C et 110 C. 7. Il est commercialisé dans des sacs de contenance de 1350 ± 5 g. Ils ne devront pas influencer sur les résultats des essais. [10] Tableau 12 «Composition granulométrique du sable de référence CEN» [10] Dimensions des mailles carrées (mm) Refus cumulés sur les tamis (%) 2,00 0 1,60 7 ± 5 1,00 33 ± 5 0,50 67 ± 5 0,16 87 ± 5 0,08 99 ± 1

37 Ciment Un prélèvement du ciment doit être pris conformément aux spécifications de la norme NF NE 191-7. Il doit être protégé à une température inférieure à 30 C jusqu au jour d essai. [10] Eau L eau utilisée, lors des essais de validation, est distillée ou déionisée. Pour les autres essais, on utilise l eau portable. [10]

38 Conclusion Cette étude bibliographique nous a permis de mettre en évidence, avec plus de détail, la fabrication du ciment Portland et d un ciment dit vert «green cement». Ce dernier se caractérise par une faible consommation d énergie et émis moins de CO 2 par rapport au ciment portland. En effet, la synthèse de nouveaux composés, faisant partie des constituants du ciment vert, entre autres la Yeelimite, se fait à une température basse. Cependant que ces composés ont des propriétés similaires qu à ceux des ciments actuels. La Yeelimite substitue la phase C 3 S dans un ciment sulfo-alumineux «Ciment vert». En outre, la fabrication d un ciment contenant plus de C 2 S et moins de C 3 S donne lieu à un ciment vert plus écologique. Dans cette étude, nous avons, aussi, l occasion de cerner, en gros, les exigences normatives que doive satisfaire des ciments pour se commercialiser. Ces normes peuvent s appliquer également aux ciments verts.

39 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] IFIPS. Le béton. (Pages consulté le 03 juin 2012).Accueil, [en ligne]. http://lebeton.free.fr/ciment.html [2] La fabrication du ciment courant. (Pages consulté le 03 juin 2012). Accueil, [en ligne]. http://www.lerm.fr/lerm/newsletter/newsletter14/lerm_newsletter14_fabrication.html [3] Cours en ligne : Matériaux De construction. Chapitre 2 : les ciments. (Pages consulté le 03 juin 2012). Accueil, [en ligne]. http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_deux_deux.html [4] PARADAKIS M., VENUAT M., Industries de la chaux du ciment leurs et de plâtre Paris : DUNOD Paris, 1970. -257 p [5] BERGER S., -Etude des potentialités des ciments sulfo-alumineux bélitiques pour le conditionnement du zinc De l hydratation à la durabilité: thèse.-lille: L UNIVERSITÉ LILLE 1 SCIENCES ET TECHNOLOGIES, 2009 [6] KURYATNYK T., -Insensibilisation à l'eau des mélanges à base de sulfate de calcium par ajout de clinker sulfo-alumineux : thèse.-lyon : L institut National des sciences Appliqués de Lyon, 2007 [7] MICHEL M., -Accélération de ciment au laitier par du ciment sulfo-alumineux : thèse.- Lyon : L institut National des sciences Appliqués de Lyon, 2009 [8] Irvin Allen Chen, B.S. -Synthesis of Portland Cement and Calcium Sulfoaluminate-Belite Cement for Sustainable Development and Performance: these.- Austin The Université of Texas at Austin, 2009 [9] Ciment. Partie 1: Composition, spécification et critères de conformité des ciments courants, Septembre 2011:norme NF EN 197-1 (2012-04).- 36p. [10] Méthodes d'essais des ciments. Partie 1:Détermination des résistances mécaniques : norme NF EN 196-1 (2006-04).- 29p. [11] Méthodes d'essais des ciments. Partie 2:Analyse chimique des ciments: norme NF EN 196-2 (2006-04).- 46p. [12] Méthodes d'essais des ciments. Partie 3:Détermination du temps de prise et de la stabilité: norme NF EN 196-3+A1 (2009-01).- 13p. [13] Méthodes d'essais des ciments. Partie 5:Essai de pouzzolanicité des ciments pouzzolaniques: norme NF EN 196-5 (2006-04).- 11p.

40 [14] Méthodes d'essais des ciments. Partie 6:Détermination de la finesse: norme NF EN 196-6 (2012-04).- 17p. [15] Méthodes d'essais des ciments. Partie 7:Méthodes de prélèvement et d'échantillonnage du ciment: norme NF EN 196-7 (2008-07).- 15p. [16] Méthodes d'essais des ciments. Partie 8:Chaleur d'hydratation-méthode par dissolution: norme NF EN 196-8 (2010-08).- 13p. [17] COURS EN LIGNE:MATERIEUX DE CONSTRUCTION.CHAPITRE 2:LES CIMENTS. (Page consulté le 02 juin 2006). [En ligne]. http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_deux_cinq.html [18] COURS EN LIGNE:MATERIEUX DE CONSTRUCTION.CHAPITRE 4:LA PÂTE DE CIMENT (Introduction & Caractéristiques de la pâte de ciment et de coulis). (Page consulté le 01 juin 2006). [En ligne]. http://www.la.refer.org/materiaux/chapitre_quatre_deux.html