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Les liants Hydrauliques et la routeLes LIANTS HYDRAULIQUESOlivier FRANCHOMME Egis Route

Diagramme de RANKIN (1915)

HydrauliquesPouzzolanes

Chaux

Les produits hydrauliquesC, A, S en proportion adquat Ciments normaliss (mlange) Ciments naturels (cuisson directe de roches) Liants routiers (mlange) Laitiers Les cendres hydrauliques (Centrales utilisant de la lignite)

Les produits hydrauliques Ciments normaliss (Clinker majoritaire)(NF EN 197-1)

Les Laitiers de hauts fourneaux (Coproduit de la fonte)(NF EN 14227-i)

Les cendres sulfocalciques (Combustion de lignites)(NF EN 14227-4)

Liants routiers (Clinker minoritaire + Laitiers +051)

(Projet EN

pouzzolanes + Cendres volantes )

Les Ciments

PROCESSUS DE FABRICATION DU CLINKER

Extraction en carrires de calcaire pur et dargile Homognisation horizontale dun mlange dos 80% de Calcaire concass + 20% dargile6

Principe de fabrication du CLINKER( Elment de base du ciment) Calcaire (80%) + argile (20%) Broyage CRU Cuisson 1450C CLINKER Broyage CIMENTC, A, S en proportions adquates

H2O

CuissonFOUR VOIE SECHE Transition Cuissonture Tempra

Prchauffage CalcinationCO2

Trempe

C1400 1200 1000 800 600 400 200

Rpartition des masses

CaO

Calcaire Quartz Blite Argiles C2S Oxyde Aluminates de fer1 5 10 15Temps de sjour

CaCO3 SiO2

Alite C3S

Si, Al, K, Na, Ox Liquide Fe2O3 20 25 30

C3A C4AF

min

CuissonH2O

Prchauffage CalcinationCO2

FOUR VOIE SECHE Transition

Cuissonture Tempra

Trempe

C1400 1200 1000 800 600 400 200

Calcaire

Rpartition des masses

CaO

CaO

Silicate de Blite CalciumC2S

Alite C3S

Aluminates Aluminates de CalciumQuartz Argiles Fe2O3

Liquide 20 25 30

C3A C4AF

1

5

10

15

min

Temps de sjour

CuissonH2O

Prchauffage CalcinationCO2

FOUR VOIE SECHE Transition

Cuissonture Tempra

Trempe

C1400 1200 1000 800 600 400 200

Calcaire

Rpartition des masses

CaO Blite C2S AluminatesQuartz Argiles Fe2O3

Alite C3S

Liquide 15 20 25 30

C3A C4AF

1

5

10

min

Temps de sjour

CuissonH2O

Prchauffage CalcinationCO2

FOUR VOIE SECHE Transition

Cuissonture Tempra

Trempe

C1400 1200 1000 800 600 400 200

Calcaire

Rpartition des masses

CaO Blite C2S AluminatesQuartz Argiles Fe2O3

Alite C3S

Liquide 15 20 25 30

C3A C4AF

1

5

10

min

Temps de sjour

FABRICATION DU CLINKER

Four rotatif de cimenterie (diamtre: environ 7m)13

FABRICATION DU CLINKERAir frais

t du clinker coulemen

Rcupration et refroidissement par air du clinker en sortie de Four

14

FABRICATION DU CLINKER

Broyage du clinker, stockage, puis transport - livraison

15

Fabrication du CLINKER

LES PRINCIPAUX TYPES DE CIMENTS (NF EN 197-1)CEM I CEM II : Ciment portland artificielClinker > 95% + Gypse (CaSO4)

: Ciment portland mlangs65% < Clinker < 95% + 5 35% de Cendres Volantes, Schistes calcins, Calcaire etc

CEM III CEM IV

: Ciment de Haut-Fourneau5% < Clinker < 65% + 36% < Laitiers HF < 95%

: Ciment pouzzolanique45% < Clinker < 89% + Pouzzolanes, fumes de silice, cendres volantes

CEM V

: Ciment compos20% < Clinker < 64% + 18% < Laitier HF < 50% + 18 lments pouzzolaniques

LES CIMENTS NORMALISES:Dcrypter la dnomination des ciments

CEM I

Composition Classe de rsistance Normalisation europenne

CEM I 52.5 R

CEM I 52.5 R CE

CEM I 52.5 R CE PM CP2 Normes spcifiquesPrise Mer, Ciment pour bton Prcontraint

CEM I 52.5 R CE PM CP2 NF Normalisation Franaise19

Classification des ciment courant (CEM)Norme NF EN 197-1

Type I, II, III, IV, V Nature des composants A, B, C Proportions des composants

Classe de rsistance 32.5, 42.5, 52.5 Rsistance 28 jours

Classe R

Si rsistance leve 2 jours

Caractrisation des ciments Proprits mcaniques (NF EN 196-1) Rsistance la compression dune pte de ciment (28 j) Rsistance au jeune age (2 j)

Proprits physiques Le temps de dbut de prise (NF EN 196-3) La stabilit (NF EN 196-3) Le retrait 28 jours ( NF P 15-433)

..

Classes de rsistance

HYDRATATION ET PRISE DES CIMENTSCSH C3S

A : Grains de clinker (C3S ici) mouills et disperss (peu de contacts entre eux) Gchage

B : Apparition de produits de noformation en priphrie des grains. Phase aqueuse sature en ions Ca2+, SO42-, NA+ et K+ La vitesse dhydratation diminue 23 phase dormante (grains toujours spars)

HYDRATATION ET PRISE DES CIMENTSCSHAluminate s hydrats Portlandi te C : Reprise de lhydratation aprs 3h environ. La couche enrobante se dveloppe en mme temps vers lintrieur et vers lextrieur des grains de clinker.

Dbut de la prise = premires liaisons entre les couches de divers grainsEn fin de prise: hydrates = milieu sub-continu. 24 D : A partir de la 6e heure, les liaisons se renforcent et les interstices entre grains

CINETIQUE DE PRISE DES CIMENTSRc (En % de Rc finale) 0,95 0,8 0,5 Dlai de Prise D A B C5 9h

Priode de Durcissement 7j 28j

Matriau durci 1an 10ans

Temps25

NOTION FONDAMENTALE: DELAI DE MANIABILITERc (En % de Rc finale) 0,95 0,8 0,5?? ?

A B C

D 7j 28j

Travailler au-del du dlai de maniabilit = destruction irrmdiable et irrversible des liaisons minrales Pertes de performancesTemps

D.M = 5 9h

1an

10ans26

Utilisation des ciments dans la route Traitement des sols fins (avec ou sans chaux) Graves Ciments (GC) Sables Ciments (SC) Btons Compacts Routier (BCR) Btons plat Activation de certains laitiersAvantages & inconvnients + Produit courant - Prix lev

LES LAITIERS

Do viennent les laitiers Coproduit de la fonte

Produits de base de fabrication Minerai de fer Coke Fondant calcaire 0.7 m3 de Laitier pour 1 m3 de fonte

C, S, A dsquilibr(Dficit en chaux)

LES LAITIERS DE HAUT-FOURNEAUXGueulard

CDshydratation Eclatement du minerai Cuve Rduction FeO Rduction des oxydes Ventre Etalage Creuset Formation des silicates Fusion de la fonte et du laitier d=7.87m 30

24 m

Trempe d=1.2

LES LAITIERS DE HAUT FOURNEAUX

Laitier coul en fosses et refroidi lair libre: Pas de proprits hydrauliques

Laitier refroidi par aspersion deau + air libre (rampe de granulation) Proprits hydrauliques 31

Les diffrentes formes de laitiersUNE QUESTION DE REFROIDISSEMENTLENTRAPIDE

Laitier cristallis

Laitier vitrifiGranul ou boulet

GRANULATS

LIANT HYDRAULIQUE

Refroidissement du laitierPar pot de granulationGranulomtrie 0/4 Stockable 1 mois

Par bouletageGranulomtrie 0/3 Stockable 1 mois

Utilisation des laitiers comme liantpar Broyage des laitiers granuls ou boulets Augmenter la surface spcifique pour augmenter laractivit

Prise naturelle en quelques heuresComposition des laitiers selon la Norme NF P 98-106

Composition trop dsquilibre en CaO Activation (Normes NF P 98-107) Calcique Chaux Sulfo-Calcique Gypsonat (Gypse chaux) Cendres volantes hydrauliques CV Gardanne Ciment

Utilisation des laitiers dans la route Graves Laitiers (GL) Sables Laitiers (SL) Composant des Liants Routiers Ajout dans les ciments CEM II, III, IV Granulats pour les laitiers cristallissAvantage

Prises lentes adapte au travail souscirculation

LES CENDRES VOLANTES Calciques CV de GARDANNE

Proprits des CV HydrauliquesNorme NF P 98-112

Proprits chimiques (Composition)

Proprits hydrauliques(Rsistance en compression diamtrale sur Grave Silico-calcaire 0/14)

Rtb 0.15 MPa 28 jours Rtb 1.00 MPa 90 jours

Utilisation des cendres volantes hydrauliques Utilisation marginale Grave Cendre Volante (GCV) Composants des Liants Routier Activation des certain laitiersAvantage

Prises lentes adapte au travail sous circulation Graves trs haut module

LES LIANTS ROUTIERS

Les constituants des Liants routiersBase Hydraulique Bases Pouzzolanique s Activants CLINKER LAITIERS CENDRES VOLANTES Siliceuses POUZZOLANES CHAUX CENDRES VOLANTES Calciques GYPSE AHYDRITE Produits amenant SO3 et CAO

Caractrisation des Liants RoutiersNormes NF P 15-108

Composition Dclaration de composition K : Clinker S : Laitier granul V : Cendres volantes siliceuses calcin W : Cendres volantes calcique CL : Chaux L : Calcaire T : Schiste

Classe de rsistances

Dnomination

EX 1 :Liant hydraulique routier NF P 15-108 HRB 10 S55, V25, CL15

EX 2 :Liant hydraulique routier NF P 15-108 HRB 30 PR K80, V10, L10

Utilisation des Liants Routiers Traitements des sols fins (souvent sanschaux)

Graves Liants Routiers (GLR) Sables Liants Routiers (SLR)

Avantages des Liants routiers Formulation adapte chaque type dutilisation Traitement de sols ( Ex ROC Sol, ROLAC PI, Graves Sables

Formulation adapte la nature des matriaux(Ex ROC Craie, ROC Silex, .)

+ compatible avec le chantier Dlai de prise Dosage quivalent au ciment, voir moindre Prix ( - 25 la tonne / Ciment CEM II)