Cement Works No 2 by Eric Revilious 1934
Les composants essentiels du ciment
– Chimiquement, le ciment est un mélange de silicates de calcium et de petites quantités d’aluminates de calcium qui réagissent avec l’eau et provoquent la prise du ciment.
– Le calcium provient du calcaire et de l’argile, de la mudstone ou du shale comme source de la silice et de l’alumine.
– Le mélange est complété par l’ajout de 5% de gypse pour aider à retarder le temps de prise du ciment.
Ciment ‘Portland’ et al
– Le ‘Portland’ est le ciment le plus produit. Son nom vient de sa ressemblance présumée avec la pierre de Portland.
– Les autres ciments comprennent : le ciment à durcissement rapide, le ciment à basse température, le ciment résistant aux sulfates et le ciment à faible teneur en alcali.
Ciments mélangés
– De plus en plus, les ciments sont mélangés avec des « substituts de ciment » tels que la cendre de combustible pulvérisé (PFA), alias « cendre volante » et le laitier granulé moulu de haut fourneau (GGBS). Ces mélanges visent à réduire l’impact environnemental global de l’utilisation de 100% de ciment. (voir ci-dessous)
Les minéraux de base utilisés pour fabriquer du ciment
Calcaire
– Les producteurs de ciment installent généralement leurs usines à côté de gisements de calcaire.
– Des calcaires d’âges géologiques variés sont répartis dans tout le Royaume-Uni. Ils varient considérablement dans leur chimie et leur épaisseur et leur aptitude à la fabrication du ciment
– Les calcaires carbonifères sont la principale source de matière première en Grande-Bretagne. Les autres principaux calcaires sont ceux du Crétacé (craie) et du Jurassique.
– La craie est poreuse et a souvent une forte teneur en humidité qui la conduit à être utilisée dans le procédé de fabrication « semi-sec/humide » du ciment. Ce procédé particulier représente environ 16% de la production totale.
Shale
– Le schiste est une roche sédimentaire pure composée de limon, d’argile et de quarz très fins. Le schiste entre dans la catégorie des mudstones. Sa granulométrie est inférieure à 1/256mm. Le schiste se distingue des autres mudstones par son caractère fissile et laminé. Bien avant le XXe siècle, les mots schiste et ardoise pouvaient être interchangeables.
– Les argiles, les mudstones et les schistes sont très largement distribués au Royaume-Uni. Ils sont présents dans des formations qui peuvent avoir plusieurs centaines de mètres d’épaisseur. ( British Geological Survey CR/03/281N)
Gypse
– Le gypse est un minéral sulfaté mou composé de sulfate de calcium déshydraté
– Les gisements de gypse et d’anhydrite les plus importants sur le plan commercial se présentent sous forme de lits, qui peuvent persister sur des zones considérables avec peu de changement de qualité ou d’épaisseur. Ils sont fréquemment interstratifiés avec des calcaires, des schistes, des mudstones, des argiles, de la dolomite, du sel gemme et localement de la sylvite.
– Bien que le gypse soit largement distribué dans toute l’Angleterre et qu’il ait été historiquement exploité dans un grand nombre d’endroits, l’exploitation minière se fait maintenant dans le Cumbria, le Staffordshire ; le Nottinghamshire (à ciel ouvert), le Leicestershire et l’East Sussex;
– Environ 20% du gypse est destiné à la production de ciment.
Et… les substituts du ciment
Un certain nombre de sous-produits d’autres industries peuvent être mélangés au ciment Portland (CEM I), ce qui peut améliorer les performances mais aussi augmenter le contenu recyclé et réduire le contenu ECO2 du béton. L’utilisation de ces matériaux secondaires permet d’utiliser des matériaux qui pourraient autrement être mis en décharge. En savoir PLUS sur les substituts du ciment…..
Processus de fabrication du ciment
1 Extraction
Les matériaux sont extraits/exploités en carrière/récupérés et transportés vers la cimenterie.
2 Concassage et broyage
Les matières premières, calcaire, schiste, silice et oxyde de fer, sont concassées et broyées en fines poudres.
3 Mélange et préchauffage
Les poudres sont mélangées (le « cru ») et préchauffées à environ 900° C grâce aux gaz chauds du four. Le préchauffage brûle les impuretés.
4 Chauffage
Puis le matériau est brûlé dans un grand four rotatif à 1500° C. Le chauffage commence la dé-carbonatation où le CO2 est chassé du calcaire. Le résultat partiellement fondu est connu sous le nom de clinker. Un four moderne peut produire environ 6000 tonnes de clinker par jour.
CaCO3 (calcaire) + chaleur -> CaO (chaux) + CO2
5 Refroidissement et broyage final
Le clinker est ensuite refroidi et broyé en une poudre fine dans un tube ou un broyeur à boulets. Un broyeur à boulets est un tambour rotatif rempli de billes d’acier de différentes tailles (en fonction de la finesse souhaitée du ciment) qui écrasent et broient le clinker. Du gypse est ajouté pendant le processus de broyage pour fournir des moyens de contrôler la prise du ciment.
Le ciment est transporté en sac pour la production de béton.
Un film décent et instructif si vous pouvez passer les 20 premières secondes d’ivresse.