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Ciment.
Liant minéral en poudre à base de calcaire et d'argile qui, mélangé avec de l'eau, fait prise et permet
d'agglomérer entre eux des sables et des granulats pour constituer de véritables roches artificielles, les bétons et
mortiers.
.C'est un liant hydraulique, c'est-à-dire qui durcit sous l'action de l'eau (la chaux hydraulique, ainsi, est
assimilable à un ciment).
Résumé historique.
Les premiers ciments, des chaux aériennes additionnées de pouzzolanes, datent des romains ; mais la “recette”
s'est ensuite perdue... pour longtemps.
C'est seulement au 19e siècle que les ciments ont été réellement développés, suite aux découvertes des Anglais
SMEATON, PARKER et FROST, et des Français DE MORREAU et VICAT, découvertes qui portaient sur
l'indice d'hydraulicité, c'est-à-dire sur les rôles de l'argile (alumine et silice) dans le caractère plus ou moins
hydraulique des chaux qui en contenaient. Puis ont été mis au point les procédés de fabrication, en particulier le
mélange argile-calcaire par voie humide, et la clinkerisation, l'apparition des ciments artificiels, dits “Portland”, et
de la chaux hydraulique.
Principe et caractéristiques. Le durcissement du ciment en présence d'eau est la transformation de la chaux, de
la silice et de l'alumine en silicate de calcium (tobermorite) et en aluminates de calcium, composants stables et
non solubles dans l'eau. Dans la réaction, la chaux apporte l'élément calcium, mais elle a aussi un rôle de
catalyseur. Diverses variantes de dosage des composants et surtout l'apport d'additifs pouzzolaniques (tels que
les cendres volantes) permettent d'améliorer ou de modifier certaines caractéristiques : (Voir Ciment tableau)
Un ciment est caractérisé :
-par sa vitesse de début de prise: c'est la durée, à 20°C, entre le gâchage (hydratation du ciment) et le moment
oú la pâte s'affermit assez pour que l'aiguille de Vicat ne puisse plus atteindre le fond du mélange ;
-par sa résistance, mesurée en compression après 28 jours, en MPa (mégapascals) ; cette mesure sert à définir
la classe des ciments : 32,5 – 42,5 – 52,5 - HP (hautes performances). Les normes fixent aussi des mesures
intermédiaires de dureté, après 2 ou 7 jours ; (Voir Ciment tableau)
-par son retrait (ou parfois son expansion) au cours des 28 jours de durcissement, généralement inférieur à 1
mm/mètre ;
-par ses ajouts et constituants annexes (fillers, gypse, chlorures, magnésie, soufre...). (Voir Ciment tableau)
Méthodes de fabrication.
La plus ancienne est la voie humide, que les cimentiers abandonnent pour des raisons de coût énergétique : elle
consiste à délayer les matériaux de carrière concassés pour constituer une pâte, le cru, qui est ensuite affinée par
broyage, puis soigneusement dosée et homogénéisée avant cuisson au four.
La voie semi-sèche consiste à essorer le cru ainsi préparé pour éliminer une grande partie de son eau, ou à lui
ajouter du cru en poudre.
La méthode généralisée est la voie sèche, plus simple et moins coûteuse : les matériaux de carrière concassés
sont broyés et séchés avant d'être dosés et homogénéisés.
Principales variétés et appellations des ciments. Pour tous détails, on pourra se reporter à la norme NF P 15-301
(Liants hydrauliques, définitions, classification et spécifications des ciments).
-Ciment alumineux, ou “fondu” : ciment dans lequel la bauxite remplace l'argile, la cuisson étant poussée jusqu'à
un début de fusion (1 500°C) ; le ciment obtenu contient au moins 30% d'alumine. C'est un ciment réfractaire; il
offre aussi une bonne résistance aux eaux agressives acides. Sa prise est assez lente, mais son durcissement est
ensuite rapide : dix heures après son gâchage, sa résistance en compression atteint la résistance d'un CPA de 28
jours.
-Ciment amaigri : ciment artificiel auquel on a ajouté des charges minérales inertes ; devenus rares, les ciments
amaigris servaient surtout à préparer des mortiers à maçonner auxquels on demandait peu de résistance.
-Ciment anglais : nom donné au plâtre aluné, ou ciment Keene (V. Plâtre).
-Ciment anti-acide: enduit composé de granulats fins de quartz dans une solution de silicate de soude, ou dans
un liant de résines synthétiques (époxyde, polyester, furanne, etc.).
-Ciment armé : ancienne appellation du béton armé. V. Béton.
-Ciment artificiel : par opposition au ciment naturel, désigne le ciment Portland obtenu à partir d'un mélange
artificiel de calcaire et d'argile.
-Ciment blanc et super-blanc : ciment fabriqué surtout dans l'Ardèche (Le Teil), à partir de matières premières
exemptes d'impuretés et d'oxydes colorants ; le ciment blanc, non normalisé mais correspondant à la classe
CPA45, est surtout utilisé pour les enduits de parement, dalles de granito, carreaux de ciment, bétons blancs
architectoniques, et mortiers-colles pour carrelages.
-Ciment des carriers : nom parfois donné au ciment métallique.
-Ciment-colle : mortier adhésif à base de ciment (blanc ou gris), de sables, de résines et d'adjuvants (rétenteurs
d'eau, plastifiants...), destiné à la pose collée des carrelages au sol et sur les murs. Il est préférable de parler de
mortier-colle.
-Ciment (Portland) composé (CPJ) : ciment Portland constitué par mélange, avant broyage, de clinker de
Portland et de laitier, de pouzzolanes naturelles et/ou de cendres volantes. Le terme s'applique aux anciens
ciments à constituants secondaires, CPAL et CPF (laitier), CPAC (cendres), CPALC (laitier + cendres), CPALZ
(laitier + pouzzolane), regroupés aujourd'hui dans cette classe des ciments Portland composés.
-Ciment électrofondu : désignation, en Suisse, du ciment alumineux, dit fondu.
-Ciment expansif ou ciment sans retrait, ou ciment à retrait compensé : ciment dont la prise s'accompagne d'un
léger gonflement, dû à l'ajout de sulfate de calcium ou de ciment alumino-sulfaté ; ce léger gonflement est ensuite
éventuellement compensé par le retrait lors du durcissement. Des ciments à fort pouvoir expansif sont utilisés en
démolition.
-Ciment extra-siliceux : ciment fabriqué à partir d'argiles riches en silice ; contenant peu de chaux et d'aluminate
tricalcique, ce type de ciment offre une bonne résistance aux eaux agressives.
-Ciment (Portland) de fer (ex-CPF) : ancienne appellation du ciment Portland au laitier de hauts fourneaux (25 à
35%), qui fait partie des ciments Portland composés (CPJ). Il résiste médiocrement aux eaux agressives et aux
eaux très pures.
-Ciment fondu : V. ci-dessus à ciment alumineux.
-Ciment furannique : résine organique à base de furanne -ou furfuranne- polymérisé en résines sous l'action
d'acides forts ; on l'utilise sous forme de mastic, en particulier pour le jointoiement de carreaux de revêtements
industriels, et des calfeutrements à résistance mécanique élevée. Le ciment furannique a une bonne résistance
aux acides (sauf oxydants), aux solutions salines, aux solvants et aux corps gras. Par contre, il a une faible
résistance aux oxydants (eau de Javel, eau oxygénée, brome, iode...). Températures supportées : jusqu'à 200°C.
-Ciment à la gaize : ciment pouzzolanique (V. plus loin) comportant un tiers de gaize torréfiée.
-Ciment de grappiers : liant qui résulte du broyage des grappiers, boulettes de surcuits qui ont échappé à
l'extinction lors de la fabrication de la chaux.
-Ciment à haute résistance initiale (HRI) : correspond aujourd'hui à la classe dite hautes performances (HP) des
ciments Portland ; il comporte un peu de gypse et d'anhydride sulfurique. Il durcit rapidement, permettant des
délais de démoulage courts.
-Ciment à haute teneur en silice (HTS) : variété de ciment Portland non normalisée, à résistance très élevée en
compression.
-Ciment de haut fourneau (CHF) : il fait partie des ciments économiques à forte teneur en laitier (env. 70% de
laitier pour 30% de clinker), additionné de sulfate de chaux. V. norme NF P 15-301.
-Ciment à joints : désigne, au Canada, tout enduit de jointoiement, à base de ciment ou de plâtre, et en
particulier les enduits servant à jointoyer les plaques à parement en plâtre des cloisons sèches.
-Ciment de laitier à la chaux (CLX) : obtenu à partir d'un mélange de chaux grasse et de laitier de haut fourneau.
Norme NF P 15-306.
-Ciment de laitier au clinker (CLK) : ciment Portland composé surtout de laitier (80%), et de clinker (pour moins
de 20%), et additionné de filler, pour moins de 3%. Anc. norme NF P 15-305.
-Ciment au laitier et à la pouzzolane : ancienne dénomination du ciment qui résulte du mélange de clinker
Portland et, pour au moins 30%, de laitier granulé additionné de pouzzolanes (anc.CPALZ) et/ou de cendres
volantes (ancien CPALC). Il fait désormais partie des ciments Portland composés (CPJ).
-Ciment de latex : enduit pour revêtements de sols composé de ciment, de colorants et de charges fines, et
gâché avec une émulsion de latex.
-Ciment à maçonner (CM) : désigne un ciment composé d'un mélange de liants hydrauliques, de pouzzolane ou
de laitier, et de charges inertes (basalte, silice) qui en font un ciment amaigri, ou ciment chargé ; ses
caractéristiques sont médiocres, mais il présente l'avantage d'un faible retrait, et d'un prix de revient attractif pour
le hourdage de maçonneries courantes. Il est aussi appelé liant à maçonner. Norme NF P 15-307.
-Ciment magnésien : désigne un liant composé au moment de son utilisation, constitué du mélange d'un oxyde
métallique (oxyde de zinc, ou magnésie avec ou sans charges inertes), et d'un chlorure ou sulfate de magnésium.
Ce liant a surtout servi à faire des mortiers de dallage de sols sans joints (terrazolith), en y incorporant des
charges et granulats minéraux ou végétaux (sciure ou copeaux de bois, liège). Syn.: oxychlorure, ciment Sorel.
-Ciment métallique : enduit obtenu en mélangeant de l'oxyde de zinc dans une solution de chlorure de zinc ; le
mélange, chargé de poudre de pierre, sert aux tailleurs de pierre pour leurs masticages et réparations
d'épaufrures.
-Ciment métallurgique mixte (CMM) : ancienne classe de ciments composés à peu près en parts égales de
clinker et de laitier. Ancienne norme NF P 15-311.
-Ciment naturel (CN) : ciment obtenu par broyage et cuisson de roches de calcaire marneux (pierre à ciment)
dont les proportions d'argile et de calcaire sont proches de celles des constituants du ciment Portland artificiel ; la
régularité des caractéristiques des ciments naturels étant aléatoire, ceci limite leurs emplois ; les ciments prompts
sont souvent des ciments naturels. Norme NF P 15-308.
-Ciment organique : désigne de façon générale tout matériau de collage ou de jointoiement dont le liant est une
résine (époxyde, furanne, polyester, etc).
-Ciment-pierre (marque comm. Weber et Broutin) : nom d'une famille d'enduits de parement à base de liants
hydrauliques et de granulats calcaires ou marbriers ; ces mortiers industriels, fournis prêts à gâcher, servent à
exécuter la troisième couche des enduits traditionnels, sur une épaisseur de 3 à 7 mm selon le type de parement
(tyrolien, grésé, râclé, gratté...). V. au mot Enduits (de parement).
-Ciment Portland : par opp. aux ciments naturels, ce terme désigne les ciments hydrauliques obtenus par
mouture de clinkers résultant de la cuisson d'un mélange précis de calcaire, de silice et d'alumine (Portland
artificiel CPA), et éventuellement d'autres constituants (ciments Portland composés CPJ). Norme NF P 15-301
(Anc. NF P 15-302).
-Ciment Portland de fer (CPF) : Ancienne norme NF P 15-303.
-Ciment aux pouzzolanes, -ou pouzzolanique (CPZ) : ciment qui résulte d'un mélange de clinker Portland et de
pouzzolanes ou de cendres volantes, représentant 30 à 40% du mélange.
-Ciment pouzzolano-métallurgique
Fouilloux (CPMF) : classe non normalisée de ciment de clinker, de laitier de haut fourneau, et de cendres
volantes (pouzzo-lanes artificielles), ces dernières en proportion supérieure à celle des anciens CPALC.
-Ciment prise-mer : désigne, de façon générique, tout ciment adapté aux travaux en immersion dans l'eau de
mer.
V. nouvelle norme NF P 15-317.
-Ciment prompt : ciment, en général naturel, dont les caractéristiques mécaniques sont moyennes ou médiocres,
mais qui a la propriété de prendre rapidement : prise-rapide, en moins de 8 minutes ; ou prise demi-lente, en
moins de 30 mn.
On en fait des mortiers de scellement, d'obturation de voies d'eau, de réparation rapide. V. Norme NF P 15-301.
-Ciment réfractaire : ciment qui supporte de très hautes températures (fours, etc.).
-Ciment romain : liant composé d'un mélange de chaux aérienne éteinte et de pouzzolanes naturelles.
- Ciment silicate : matériau de jointoiement anti-acide de carrelages industriels ; il se présente sous forme d'une
poudre et d'un liquide sirupeux (silicate de soude ou de potasse) à mélanger juste avant l'utilisation ; les joints au
ciment silicate supportent des températures de l'ordre de 1 000°C et ont une bonne résistance chimique (sauf aux
bases fortes).
-Ciment Sorel : V. ciment magnésien.
-Ciment Superblanc (lafarge) : V. plus haut ciment blanc.
-Ciment sursilicé : ciment de composition voisine de celle des ciments extra-siliceux.
-Ciment sursulfaté (CSS) : ciment qui résulte d'un mélange de laitier de haut fourneau (pour 80%), de sulfate de
calcium (env.15%), et d'un catalyseur tel que chaux ou clinker ; le mélange doit être tel que sa teneur en
anhydride sulfurique (SO3) soit d'au moins 5%.
Ce ciment est surtout intéressant pour les travaux en milieu agressif (eaux de mer et eaux séléniteuses). Norme
NF P 15-313.
-Ciment de Vassy : syn. de ciment prompt (du nom de la première usine qui a produit ce type de liant).
-Ciment volcanique : mélange à chaud de brai, de résine et de soufre, utilisé autrefois comme mastic ou comme
enduit d'étanchéité des toitures-terrasses.