Le ciment Portland fait partie des ciments les plus répandus dans l’industrie de la construction. Mais que savons-nous exactement de lui ?
Histoire
En 1817, le Français Louis Vicat découvre les principes chimiques des ciments et définit les règles de fabrication du ciment hydraulique. Il est considéré comme l’inventeur du ciment moderne même si c’est l’Écossais Joseph Aspdin qui fait breveter le ciment « Portland » en 1824.
Création et fabrication
Le procédé de fabrication du ciment Portland mis à jour par Louis Vicat et Joseph Aspdin au XIXème siècle est aujourd’hui utilisé de façon universelle.
Le ciment Portland est obtenu en réduisant en poudre un clinker constitué essentiellement de silicates de calcium hydrauliques. On n’y ajoute également diverses formes de sulfate de calcium (gypse ou plâtre), du calcaire et de l’eau, ainsi que divers produits d’addition au choix du fabricant.
Les matières qui entrent dans la fabrication du ciment Portland doivent contenir des proportions appropriées de chaux, de silice, d’alumine et de fer.
Pourquoi le nom Portland ?
La dénomination « Portland », s’explique dans sa similarité de couleur et de dureté avec la pierre de Portland située dans le sud de l’Angleterre.
Composition du ciment Portland
Suivant la norme EN 197-1, le ciment de Portland est classé dans la catégorie CEM I. Ce type de ciment résulte du broyage de clinker et de sulfate de calcium (gypse ou anhydrite) et éventuellement de constituants secondaires en faible quantité (inférieure à 5 %). La teneur en clinker de ce type de ciment est au minimum de 95 %.
Utilisation
Le ciment Portland est un matériau de construction réputé économique et de très bonne qualité. Polyvalent et économique, il est très apprécié dans l’industrie de la construction.
Dosage ciment portland
Mélangée à de l’eau le ciment va former une pâte qui en séchant permettra d’assembler des éléments entre eux. Il existe des dosages différents selon chaque utilisation souhaitée.
Par exemple, pour obtenir du béton de fondation, il est recommandé d’utiliser les dosages suivants :
- Ciment Portland : 300 Kg ou 135 Litres
- Sable gros 0/5 : 825 Kg ou 515 Litres
- Gravillon 5/20 : 1310 Kg ou 770 Litres
- Eau : 145 Litres
En règle générale, les proportions à respecter pour obtenir du béton à partir de ciment Portland sont les suivantes :
- 1 volume de ciment
- 2 volumes de sable
- 3 volumes de graviers
- 1/2 volume d’eau.
Que faire avec le ciment Portland ?
Le ciment Portland convient pour la fabrication de mortiers et bétons développant des résistances élevées et permettant un décoffrage rapide.
Il convient à la fabrication de béton armé comme de béton précontraint où une résistance élevée est recherchée. En revanche, ses caractéristiques mécaniques n’en justifient généralement pas l’emploi pour les travaux de maçonnerie courante et les bétons en grande masse ou faiblement armés.
Ce ciment est particulièrement utilisé dans le béton prêt à l’emploi en combinaison avec du ciment de Haut-fourneau ou en remplacement de celui-ci.
Il est également utilisé pour les travaux de haute technicité comme ceux des ponts et chaussées ou les ouvrages d’art.
La faible teneur en alcalis, du ciment Portland, permet de l’utiliser en combinaison avec tous les granulats traditionnels sans risque de réaction entre les alcalis du ciment et les granulats (RAS).
Prise et durcissement
Le ciment Portland est un ciment à prise lente. Le commencement de la solidification, à partir du moment du gâchage de la pâte de ciment pur avec de l’eau, ne se manifeste jamais avant quarante-cinq minutes. Il faut en général attendre entre deux et quatre heures. La fin de la prise est également variable et se produit généralement entre trois et douze heures.
Infos utiles
Résistance ciment Portland
La résistance d’un ciment n’est pas seulement déterminée par sa composition mais également par sa finesse de broyage, divisée en classes (32,5 – 42,5 – 52,5). Le ciment de Portland est souvent apprécié pour sa résistance à court terme élevée.
Les ciments Portland de classe R permettent un décoffrage rapide appréciable notamment en préfabrication. Les classes 52,5 N ou 52,5 R de ce même ciment conviennent pour le béton armé ou précontraint pour lesquels est recherchée une résistanceenlevée.
Pour les travaux en milieu agressif, eaux de mer ou eaux sulfatées, on emploiera respectivement des ciments Portland pour travaux à la mer PM, ou pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates ES.
En plus des valeurs caractéristiques des classes de résistance la norme EN 197-1 prévoit le respect de valeurs limites de résistance à la compression applicable à chaque résultat d’essai. Ces résistances sont mesurées sur « mortier normal » selon la norme.
| Classe de résistance | Résistances minimales absolues en MPa | ||
| 2 jours | 7 jours | 28 jours | |
| 32,5 N | – | 14 | 30 |
| 32,5 R | 8 | – | 30 |
| 42,5 N | 8 | – | 40 |
| 42,5 R | 18 | – | 40 |
| 52,5 N | 18 | – | 50 |
| 52,5 R | 28 | – | 50 |
Durabilité ciment Portland
Le ciment Portland est certainement le ciment le plus connu, mais il est également le plus polluant.
Avec une teneur en clinker d’au moins 95 %, le ciment Portland est responsable de la majeure partie de la consommation d’énergie des cimenteries et de leur importante empreinte carbone (consommation de carbone fossile et émissions de gaz à effet de serre).
Chaque tonne de ciment produite requiert entre de 60 et 130 kg de fuel (ou son équivalent) et une moyenne de 210 kWh. Le ciment Portland représente 930 kg de CO2 émis par tonne de ciment produite.
Efflorescence ciment Portland
L’efflorescence est un dépôt cristallin, généralement blanc, dont la manifestation est monnaie courante dans les produits de construction qui contiennent du ciment Portland. Elle donne souvent une apparence délavée, tachetée ou décolorée.
L’efflorescence qui se produit en surface est surtout un problème esthétique qui tache les matériaux. Sa présence indique par contre un excès d’humidité dans le matériau affecté. Une telle anomalie doit être examinée sans délai pour éviter des dommages structuraux non visibles ou la formation de moisissure.