Qu’est-ce que le ciment dans le monde de la construction?

Le ciment est le matériau liant par excellence et le composant essentiel du béton.

« Ciment » est un mot dérivé du latin cæmentum, qui signifie « mortier ». Cette origine n’est pas étrange, car, contrairement à d’autres civilisations antiques, les Romains ont exploité le ciment comme matériau liant pour leurs constructions.

Le ciment Portland est la version la plus utilisée dans le monde de la construction, puisqu’il est utilisé pour construire des ponts, des barrages, des bâtiments, des dalles, des murs, des sols, etc. Dans l’environnement industriel, le ciment a considérablement évolué et constitue donc un élément essentiel de ses structures.

Composition du ciment

La composition du ciment dépend de sa classification.

La classification de base du ciment se fait en fonction de l’origine de ses principaux constituants. Par conséquent, un ciment peut être argileux ou pouzzolanique.

Les ciments argileux sont essentiellement composés d’argile et de calcaire. Alors que les ciments pouzzolaniques sont composés de pouzzolanes, qui sont principalement des cendres volcaniques.

Le ciment Portland appartient au type argileux. Comme il est le plus utilisé et le plus connu, nous nous centrerons sur sa composition. 

Ainsi, d’un point de vue chimique, ce ciment est composé des oxydes suivants:

• Silice (SiO₂) : cet oxyde représente entre 19 et 25 % du ciment.
• Alumine (Al₂O₃) : sa quantité varie entre 3,5 et 8 % du ciment.
• Oxyde de fer (Fe₂O₃) : sa proportion oscille entre 2,5 et 4,5 % du total.
• Chaux (CaO) : le composant prédominant, représentant entre 62 et 65 % du ciment.
• Plâtre (SO₃) : représente entre 1,5 et 4,5 % du matériau.
• Magnésie (MgO) : sa proportion se situe entre 0,5 et 5 % du mélange.
• Alcalis (Na₂O, K₂O) : enfin, la quantité de cet oxyde varie entre 0,2 et 1,2 % du total.

Importance du ciment dans la construction

Le ciment est un matériau important dans la construction, car il permet la formation du béton. L’union des granulats de pierre et du sable ne serait pas possible sans le ciment, car il permet leur union en un seul mélange cohérent.

Lorsque le ciment est mélangé avec les autres composants du béton et entre en contact avec l’eau, une réaction chimique appelée hydratation se produit. Ce phénomène conduit au processus de prise.

En termes simples, pendant le processus de prise, les particules de pierre sont enveloppées d’un gel, qui augmente avec le temps. Cela entraîne une fusion du reste des matériaux, pour former une masse pâteuse unique, appelée béton.

L’hydratation est principalement déclenchée par l’oxyde de calcium (chaux) et l’eau. Il ne s’agit donc pas d’un processus caractéristique du ciment, car d’autres liants peuvent le développer, tels que la chaux et le gypse.

Cependant, tous les liants connus ne peuvent pas conduire à la création d’un matériau aussi polyvalent et solide que le béton. Le ciment présente une composition qui s’est intensifiée et affinée au fil des ans, c’est donc une sorte de chaux hydraulique perfectionnée.

Propriétés du ciment

Les principales propriétés physico-chimiques du ciment sont les suivantes:

• Finesse: un facteur important de l’hydratation est la surface de contact. Par conséquent, plus les particules de ciment sont fines, plus la vitesse d’hydratation est rapide, ce qui fait que le béton développe plus rapidement sa résistance.
  
• Temps de prise : lorsque le ciment réagit avec l’eau et forme la pâte de béton, celle-ci constitue un mélange à plasticité constante pendant un temps limité. Ensuite, le mélange va progressivement durcir.
  
• Consistance normale : désigne la fluidité du mélange correspondant pour une certaine quantité d’eau. Cette propriété est liée à la qualité du ciment et au temps de prise.
  
• Résistance mécanique : le ciment confère au béton une résistance mécanique. Cependant, la qualité et les proportions des autres composants influencent également la résistance du béton, bien que dans une moindre mesure.
  
• Chaleur d’hydratation : l’hydratation est une réaction exothermique, c’est-à-dire qu’elle émet de la chaleur. Cette propriété permet de spécifier la température maximale que le béton frais va développer, ainsi que le moment où elle sera atteinte.

Autres propriétés du ciment

• Fausse prise du ciment.
• Stabilité du volume.
• Teneur en air.
• Module de fusion.
• Composés secondaires.
• Perte par calcination.
• Résidu insoluble.
• Densité spécifique et densité relative.

Utilisations du ciment dans la construction industrielle

La principale utilisation du ciment dans la construction industrielle est la formation de béton, utilisé pour la construction de radiers, de murs, de briques, d’éléments monolithiques, etc.

De plus, le ciment permet de générer du béton armé, c’est-à-dire du béton renforcé par un treillis et/ou des fibres (synthétiques ou métalliques), afin qu’il résiste mieux aux contraintes.

Le béton armé est nécessaire pour construire les piliers, les fondations, les poutres, entre autres éléments qui composent la structure d’un bâtiment industriel. 

Cependant, le béton armé est particulièrement utile pour la construction de dalles de revêtements, qui reçoivent différents traitements de finition pour optimiser la surface du complexe industriel, et ainsi éviter que les charges des machines lourdes ne les endommagent gravement.

Cela signifie que le ciment, en tant que mélange pur, n’est pas le matériau le plus recommandé pour la construction des sols, car sa faible dureté entraîne une usure accélérée de la surface.

Il est plutôt habituel d’opter pour des sols en béton, où le ciment est l’un des matériaux fondamentaux de leur composition.

La surface des dalles en béton requiert des traitements basés sur le scellement et le durcissement des dalles. Le système BECOSAN® se distingue dans ces activités, car il offre une protection efficace qui simplifie l’entretien des revêtements.