cours labo partie 3 - les ciments

7/29/2019 Cours Labo Partie 3 - Les Ciments

1/10

S a v o i r s T e c h n o l o g i q u e s A s s o c i s

LES CIMENTSPARTIE

03

SOMMAIRE

Laboratoire

GENIE

CIVIL

LES CIMENTS :.....

CONSISTANCE ET TEMPS DE PRISE DESCIMENTS :......

Page 57

Page 61

page 55_________________________________________________________________________

B.T.S. TRAVAUX PUBLICS


2/10

NOTES PERSONNELLES

page 56_________________________________________________________________________



3/10

L E S C I M E N T S1. DEFINITIONS

Les ciments usuels sont aussi appels liants hydrauliques car ils ont la proprit de s'hydrater en

prsence d'eau et parceque cette hydratation transforme la pte liante, qui a une consistance plusou moins fluide, en un solide pratiquement insoluble dans l'eau.

Il ne faut pas confondre:

# le ciment, poudre commercialise en sac ou en vrac, avant son gchage avec l'eau;

# lapte de ciment, au moment du gachage du ciment avec l'eau;

# le ciment hydrat ou pte de ciment durcie lorsque le mlange eau + ciment s'estsolidifi.

2. FABRICATION DU CLINKER

Le compos de base des ciments est un mlange de chaux apporte par des roches calcaires etd'alumine, de silice et d'oxyde de fer apports par des argiles.

Calcaires et argiles sont extraits de carrires, puis concasss, homogniss, ports hautetemprature ( 1450 C ) dans un four. Le produit obtenu aprs refroidissement rapide (la trempe)est le clinker Portland.

Le clinker, auquel on ajoute quelque pourcentage de gypse est ensuite finement broy de manire

obtenir une poudre dont la masse volumique absolue varie de 3,0 3,2 kg/dm3.

3. AUTRES CONSTITUANTS DES CIMENTS

Ils modifient les proprits du ciment grce leurs caractristiques chimiques ou physiques. Depart leur nature, ils permettent aussi d'abaisser le prix de revient.

3.1. Laitier granul de haut fourneau (S) :

Il est obtenu par refroidissement rapide de scories provenant de la fusion de minerai de fer dansun haut fourneau. Le laitier a desproprits hydrauliques.

3.2. Pouzzolanes naturelles (Z) :

Ce sont des roches d'origine volcanique ou sdimentaires ayant une composition approprie, oudes argiles et schistes activs thermiquement. Les pouzzolanes n'ont pas de proprithydrauliques, mais en prsence de la chaux libre par le clinker au cours de son hydratation,

elles forment des hydrates stables: on dit qu'elles ont des proprits pouzzolaniques.3.3. Cendres volantes ( V ou W ) :

Elles proviennent du dpoussirage des gaz de combustion des centrales thermiques aucharbon. On distingue:

* Les cendres volantes siliceuses (V) qui ont desproprits pouzzolaniques;* Les cendres volantes calciques (W) qui ont des proprits hydrauliques et parfoispouzzolaniques.

page 57_________________________________________________________________________



4/10

3.4. Schistes calcins (T) :Ce sont des schistes ports une temprature de 800 C dans un four spcial. Finementbroys, ils prsentent de fortesproprits hydrauliques et aussipouzzolaniques.

3.5. Calcaires (L) :

Ils doivent tre constitus de 75% au moins de CaCO3

3.6. Fumes de silice (D) :Proviennent de l'industrie du silicium et des alliages. Elles ont desproprits pouzzolaniques.

3.7. Fillers (F) :

Ce sont des constituants secondaires et n'excdent pas 5% dans la composition des ciments.Ce sont des matires minrales naturelles ou artificielles qui agissent par leur granulomtrie surles proprits physiques des liants ( maniabilit, pouvoir de rtention d'eau ).

4. CLASSIFICATION DES CIMENTS

4.1. Classification en fonction de leur composition : norme NF P 15-301

CimentPortland

Cimentportlandcompos

Ciment de hautfourneau

Cimentpouzzolanique

Ciment aulaitier et aux

cendresCPA-CEM I

CPJ-CEMII/A

CPJ-CEMII/B

CHF-CEMIII/A

CHF-CEMIII/B

CLK-CEMIII/C

CPZ-CEMIV/A

CPZ-CEMIV/B

CLC-CEMV/A

CLC-CEMV/B

Clinker

(K) 95% 80%

94%

65%

79%

35%

64%

20%

34%

5%

19%

65%

90%

45%

64%

40%

64%

20%

39%

Laitier

(S)* 6% 21%

36%

65%

66%

80%

81%

95%* *

18%

30%

31%

50%

Pouzzolane

(Z)* total total * * *

10%

total

36%

total

18%

total

31%

total

Cendres

siliceuses (V)* 20% 35% * * *

35% 55% 30% 50%

Fume de

silice (D)* (fume (fume * * *

(fume

10%)

(fume

10%) * *

Cendres

calciques (W)

* de de * * * * * * *

Schistes

(T)* silice silice * * * * * * *

Calcaires

(L) * 10%) 10%) * * * * * * *

Fillers

(F) * * * * * * * * * *

Le tableau ci-dessus indique les diffrents ciments et les proportions en masse de leursconstituants. Les constituants marqus d'une toile sont secondaires ( moins de 5 % )

page 58_________________________________________________________________________



5/10

4.2. Classification en fonction de leur rsistance :

Trois classes sont dfinies en fonction de la rsistance normale 28 jours; des sous-classes sont associes aux 3 classes principales pour dsigner des ciments dont lesrsistances au jeune ge sont leves.

Les classes doivent respecter les spcifications indiques dans le tableau ci-dessous.Les valeurs entre parenthses sont des valeurs garanties lorsqu'elles peuvent tre

infrieures aux valeurs spcifies.

Rsistance

la compression ( MPa )

norme EN 196-1

Retrait 28 jours

(1)

norme

Dbut deprise

norme

Stabilit

norme

au jeune ge 28 jours P 15-433 EN 196-3 EN 196-3

Classe 2 jours 7 jours mini maxi ( m/m ) ( min ) ( mm )

32,5 ( 17,5 ) 32,5

( 30 )

52,5 800 90 10

32,5 R 13,5( 12 )

32,5

( 30 )

52,5 1000 90 10

42,5 12,5( 10 )

42,5

( 40 )

62,5 1000 60 10

42,5 R 20(18 )

42,5

( 40 )

62,5 1000 60 10

52,5 20( 18 )

52,5

( 50 )

60 10

52,5 R 30( 28 )

52,5

( 50 )

60 10

(1) Le retrait spcifi ne concerne que les CPA-CEM I et les CPJ-CEM II

4.3. Dsignation normalise des ciments :

Les ciments sont dsigns par leur type et par leur classe de rsistance.

exemple : CPJ-CEM II/A 32,5R (L)

C'est un ciment Portland compos, contenant de 80% 94% de clinker et de 6% 20%

de fillers calcaires, de classe 32,5 ayant une rsistance au jeune ge leve.

5. AUTRES CIMENTS

En France existent d'autres ciments normaliss, non rpertoris au niveau europen.

5.1. Chaux hydraulique naturelle XHN : norme NF P 15-310

Liant hydraulique rsultant de le cuisson de calcaires naturels plus ou moins argileux,auquel sont ajouts, au cours de la mouture, d'autres constituants

page 59_________________________________________________________________________



6/10

5.2. Chaux hydraulique artificielle XHA : norme NF P 15-312

Liant hydraulique base de clinker ou de ciment Portland additionn de fillersgnralement calcaires.

5.3. Ciment de laitier la chaux CLX : norme NF P 15-306

Compos de laitier granul de haut fourneau ( plus de 70% ) et de chaux hydraulique.

5.4. Ciment maonner CM : norme NF P 15-307

Contient les mmes lments actifs que le ciment Portland artificiel, dans desproportions moindres. Ses rsistances sont moins leves.

5.5. Ciment naturel CN : norme NF P 15-308

Rsulte de la mouture de roches clinkrises obtenues par cuisson de calcairesmarneux.

5.6. Ciment prompt naturel CNP : norme NF P 15-314

Ciment prise et durcissement trs rapide rsultant de la cuisson de calcaire argileuxde composition rgulire puis d'un broyage trs fin

5.7. Ciment alumineux fondu CA : norme NF P 15-315

Liant hydraulique provenant de la cuisson d'un mlange d'alumine, de chaux, d'oxydesde fer et de silice. Aprs broyage, le ciment obtenu renferme au moins 30% d'alumine.

C'est un ciment prise lente et a durcissement rapide. Il peut tre mlang avec desciments base de clinker afin d'acclrer la prise.

5.2. Ciment pour travaux la mer PM : norme NF P 15-317

Ce sont des ciments CPA, CPJ, CHF, CLK, CLC, CNP et CA ayant des compositionschimiques qui leurs permettent de rsister aux agressions des sulfates en prsence dechlorure au cours de la prise et ultrieurement.

5.2. Ciment faible chaleur d'hydratation CP : norme NF P 15-318

C'est un ciment qui prsente, 12 heures aprs le gchage, un dgagement de chaleurfaible.

5.2. Ciment pour travaux en eaux haute teneur en sulfate ES :norme NF P 15-319

Ce ciment prsente une rsistance accrue l'agression des sulfates au cours de la priseet du durcissement.

NORMES CONSULTER :

NF P 15-301 : Liants hydrauliques - Ciments courants - Composition, spcifications etcritres de conformitNF EN 196 - 1 : Mthodes d'essais des ciments - Dtermination des rsistancesmcaniques

Consulter galement les normes cites dans le cours

page 60_________________________________________________________________________



7/10

C O N S I S T A N C E E T T E M P S D EP R I S E

D E S C I M E N T S1. GCHAGE DES LIANTS

Lorsqu'on ajoute de l'eau un ciment, il se forme une pte qu'il est possible detravailler, de mouler, de mlanger du sable et du gravillon pour en faire dumortier ou du bton.

Mais au bout d'un certain temps, intervient une raction chimique LA PRISE: lapte, le mortier ou le bton deviennent de plus en plus difficiles travailler, etbientt, ils sont durs.

On doit donc se poser deux questions:* Quel pourcentage d'eau faut-il ajouter au ciment pour que la prise sefasse dans de bonnes conditions ?.

La rponse est fournie par l'ESSAI DE CONSISTANCE.

* Au bout de combien de temps aprs le gchage la prise commence-t-elle ?.

La rponse est fournie par l'ESSAI DE PRISE.

2. ESSAI DE CONSISTANCE2.1. But de l'essai:

Il s'agit de dterminer la quantit optimale d'eau de gchage.

La pte pure gche avec la quantit d'eau ainsi dtermine est dite "PATENORMALE".

2.2. Matriel utilis :

On utilise l'APPAREIL DE VICAT. Il doit tre quip :

* d'une sonde cylindrique en mtal de 50 mm de longueur effective et de10 mm de diamtre. La masse totale des parties mobiles doit tre de 300g.

* du moule de VICAT de forme tronconique, d'une profondeur de 40 mm,

suprieur 70 mm, infrieur 80 mm

d'une plaque de base plane, plus large que le moule, et d'une

paisseur d'au moins 2,5 mm.

page 61_________________________________________________________________________



8/10

2.3. Malaxage de la pate de ciment :

# Peser500 gde ciment et une quantit d'eau ( 125 gpar exemple soit 25% ).

# Mettre le tout dans la cuve du malaxeur trs soigneusement pour vitertoute perte.

# Mettre le malaxeur en route, et dclencher le chronomtre. Le fairetourner vitesse lente pendant 90 secondes.

# Arrter la machine pendant 15 secondes durant lesquelles la pteadhrente la cuve est gratte.

# Remettre le malaxeur en route pendant 90 secondes. Le malaxage doitdurer au total 3 min.

2.4. Remplissage du moule :

# Introduire immdiatement la pte dans le moule, plac sur une plaquede base plane, lgrement graisse.

# Le remplir refus, sans tassement ni vibration.

# Enlever l'excs de pte par un mouvement de va-et-vient effectu avecprcaution. La surface suprieure doit tre lisse.

2.5. Essai de pntration :

# Rgler la sonde : l'abaisser jusqu' la plaque de base pour ajuster lerepre au zro. Relever la sonde en position d'attente

# Placer le moule et la plaque dans l'axe de la sonde.# Abaisser la sonde jusqu' ce qu'elle arrive au contact de la pte. Lcheralors rapidement les parties mobiles 4 min. aprs le dbut du malaxage.

# Effectuer la lecture la fin de la pntration, ou 30 secondes aprs lalibration de la sonde

2.6. Expression des rsultats :

# La lecture indique la distance entre la face infrieure de la sonde et laplaque de base, pour une teneur en eau de la pte.

# Rpter l'essai avec des ptes de teneur en eau diffrentes, de faon obtenir une distance de 6 mm 1 mm.# Enregistrer la teneur en eau de cette pte 0,5 %.

C'est la teneur en eau pour le gchage de la pte de consistancenormalise.

page 62_________________________________________________________________________



9/10

3. DTERMINATION DU TEMPS DE DBUT DE PRISE

3.1. But de l'essai :

Il s'agit de dterminer le temps qui s'coule entre le gchage et le dbut de

prise du ciment.C'est le temps dont on dispose pour fabriquer, transporter, et mettre enoeuvre le mortier ou le bton.

3.2. Matriel utilis :

On utilise l'APPAREIL DE VICATdcrit plus haut.

Il doit tre quip d'une aiguille en acier de 50 mm de longueur effective etde 1,13 mm de diamtre. La masse totale des parties mobiles doit tre de300 g.

3.3. Mode opratoire :

# Remplir le moule de VICAT de pte de consistance normalise etl'araser.

# Rgler l'aiguille : l'abaisser jusqu' la plaque de base pour ajuster lerepre au zro . Relever l'aiguille en position d'attente.

# Au bout d'un temps convenable, placer le moule et la plaque dans l'axede l'aiguille.

# Abaisser l'aiguille jusqu' ce qu'elle arrive au contact de la pte. Lcheralors rapidement les parties mobiles et laisser pntrer l' aiguilleverticalement.

# Effectuer la lecture la fin de la pntration, ou 30 secondes aprs lalibration de l'aiguille.


# La lecture indique la distance entre l'extrmit de l'aiguille et la plaquede base.

# Rpter l'essai de pntration sur la mme prouvette des positionsconvenablement espaces, et aprs avoir nettoy l'aiguille.

# Enregistrer le temps mesur depuis le dbut du malaxage, au bout

duquel la distance entre l'aiguille et la plaque est de 4 mm 1 mm.

C'est le temps de dbut de prise 5 min. prs.

page 63_________________________________________________________________________



10/10

4. DETERMINATION DU TEMPS DE FIN DE PRISE

4.1. But de l'essai :

Il s'agit de dterminer le temps qui s'coule entre le gchage et la fin de prise

du ciment.

4.2. Mode opratoire :

# Retourner le moule rempli prcdemment.

# Munir l'aiguille de l'accessoire annulaire. Procder de la mme manireque pour l'essai de dbut de prise.

# Effectuer la lecture la fin de la pntration, ou 30 secondes aprs lalibration de l'aiguille.


# La lecture indique la distance entre l'extrmit de l'aiguille et la plaquede base.

# Rpter l'essai de pntration sur la mme prouvette des positionsconvenablement espaces, et aprs avoir nettoy l'aiguille.

# Enregistrer le temps mesur depuis le dbut du malaxage, au boutduquel l'aiguille ne pntre plus pour la premire fois qu' 0,5 mm.

C'est le temps de fin de prise 15 min. prs.

NORME CONSULTER :

NF EN 196 - 3 : Mthodes d'essais des ciments - Dtermination du temps de prise etde stabilit

page 64_________________________________________________________________________


cours labo partie 3 - les ciments

Documents