Ciment Portland
Le ciment Portland est le liant inorganique le plus important dans les produits de mortier mélangé à sec. Après avoir ajouté de l’eau pour obtenir une boue, il s’agit d’un matériau cimentaire qui peut durcir dans l’air et dans l’eau. Le ciment Portland se distingue par ses performances et son utilisation, et peut être divisé en ciment à usage général, tel que le ciment Portland ordinaire et le ciment Portland au laitier, en ciment à usage spécial, tel que le ciment à durcissement rapide, le ciment de barrage, le ciment expansif et le ciment de puits de pétrole. Il peut également être divisé en ciment Portland, en ciment à haute teneur en alumine (ciment d’aluminate de calcium) et en ciment sulfoaluminique en fonction de sa composition.
Le ciment Portland est un matériau cimentaire hydraulique composé de clinker de ciment Portland, de 0 à 5 % de calcaire ou de laitier granulé de haut fourneau et d’une quantité appropriée de gypse, qui peut être divisé en deux types : Le ciment Portland sans adjuvant est appelé ciment Portland de type I, et son code est P-I ; Lorsque le clinker de ciment Portland est broyé, le calcaire ou le laitier granulé de haut fourneau mélangé à un maximum de 5 % de la masse de ciment est appelé ciment Portland de type II, et son code est P-II.
Réaction d’hydratation et propriétés
Le ciment Portland est mélangé à de l’eau appropriée pour former une pâte plastique qui peut être cimentée avec des agrégats tels que le sable et la pierre. Après une période d’entretien, il devient progressivement une pierre cimentaire dotée d’une résistance mécanique spécifique. L’hydratation et le durcissement du ciment étant un processus complexe de changement physique, chimique et physico-chimique, de nouveaux produits d’hydratation sont continuellement générés et des réactions exothermiques se produisent, entraînant des changements de volume et une augmentation de la résistance.
Le taux d’hydratation du silicate tricalcique dans le processus d’hydratation du ciment est relativement rapide, ce qui permet de durcir rapidement le ciment et de former des produits d’hydratation ayant une résistance considérable. Les particules de silicate tricalcique d’une taille de 40-50 g peuvent être hydratées d’environ 75 % après 28 jours d’ajout d’eau, de sorte que la résistance se développe relativement rapidement, la résistance initiale est élevée, le taux de croissance est assez important et la résistance de 28 jours peut atteindre son niveau de 70 %~80 % de la résistance annuelle. En ce qui concerne la résistance à 28 jours et à un an, le silicate tricalcique est le plus élevé parmi les quatre principaux minéraux.
Propriétés physiques et mécaniques du ciment Portland
(1) Finesse
La finesse de broyage du ciment est étroitement liée à une série de propriétés, telles que le temps de prise, la résistance, le retrait de séchage et le taux de libération de la chaleur d’hydratation, et doit donc être contrôlée dans une fourchette appropriée. Différents indicateurs, tels que le pourcentage de tamis, la surface spécifique, le diamètre moyen des particules et la granulométrie, peuvent décrire la finesse du ciment.
(2) Cohérence
La consistance est la demande en eau lorsque la pâte de ciment atteint un certain degré de fluidité, et c’est l’une des propriétés essentielles du ciment. Par conséquent, pour que la détermination du temps de prise et de la stabilité du ciment soit précise et comparable, la pâte de ciment doit atteindre une consistance uniforme selon une méthode d’essai particulière, appelée consistance standard, et la quantité d’eau de gâchage nécessaire pour que la pâte de ciment atteigne la consistance formelle (exprimée en pourcentage de la masse de ciment) est appelée consommation d’eau pour la consistance standard.
Les facteurs qui influencent la consistance du ciment sont la composition minérale du clinker, la performance et le dosage des matériaux mélangés, les adjuvants et la finesse de broyage du ciment.
(3) Temps de coagulation
Le processus du ciment, depuis son mélange avec l’eau jusqu’à la perte de sa fluidité, c’est-à-dire le passage d’un état liquide à une forme solide plus dense, est appelé processus de prise du ciment, et le temps nécessaire est appelé temps de prise. Pour mieux refléter le temps de prise du ciment et faciliter la construction des bâtiments, il est divisé en temps de prise initial et temps de prise final. Le temps de prise initial correspond au moment où le ciment est mélangé à l’eau jusqu’à ce que la pâte de ciment commence à perdre sa plasticité ; le temps de prise final correspond au moment où le ciment est mélangé à l’eau jusqu’à ce que la pâte de ciment perde complètement sa plasticité et commence à produire de la résistance.
De nombreux facteurs influencent le temps de prise du ciment. Dans la production, l’agent de coagulation (le gypse est couramment utilisé) est utilisé pour ajuster le temps de prise du ciment.
