L’analyse intégrale du béton

 Qu’est-ce que le béton ?

Béton est un terme générique qui désigne un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats (sable, gravillons, graves) agglomérés par un liant. Le liant peut être « hydraulique » (car il fait prise par hydratation ; ce liant est couramment appelé ciment) ; on obtient dans ce cas un béton de ciment. On peut aussi utiliser un liant hydrocarboné (bitume), ce qui conduit à la fabrication du béton bitumineux.

Le coulis est un mélange très fluide de ciment et d©eau. Enfin, lorsque les granulats utilisés avec le liant hydraulique se réduisent à des sables, on parle alors de mortier (en pratique, lorsque la granulométrie des agrégats est inférieure à 4 mm on parle de mortier, au-delà on parle de béton). Le béton est un mélange de plusieurs composants : ciment, eau, air, granulats et le plus souvent, adjuvants qui doivent constituer un ensemble homogène. Les composants sont très différents en fonction de la nature recherchée. La pâte de ciment, élément actif du béton enrobe les granulats. L’objectif est de remplir les vides existants entre les grains. 2 Comment fabrique-t-on un béton ? Comment fonctionne une centrale à béton ?

Pour la production industrielle du BPE (Béton prêt à l’emploi), les équipements sont conçus pour assurer une production diversifiée automatisée, fiable et rigoureuse. Une centrale utilise généralement deux ou trois catégories de ciments stockés dans des silos de grande capacité. Les granulats (sables et gravillons) sont stockés par catégorie et à l©abri pour éviter les mélanges et les possibilités de pollution. Le poste de dosage est un poste-clé, conçu pour une fabrication automatique à partir de compositions programmées du béton.

Le dosage pondéral des granulats et du ciment atteint une précision de l©ordre de 1 %. Après détermination de la teneur en eau des granulats grâce à des sondes électroniques, le dosage de l©eau d©appoint est effectué de manière également pondérale. Le malaxage des constituants dans des malaxeurs à poste fixe est une garantie de régularité des bétons. Les malaxeurs sont généralement à axe vertical, ce qui assure un brassage efficace des constituants ; la gâchée est déversée directement dans les camions de livraison.

Les centrales sont commandées depuis un poste qui est le cerveau de la fabrication, de façon : • soit automatique (cas le plus général aujourd©hui) : l©opérateur sélectionne la composition programmée dans la mémoire de l©ordinateur et inscrit le volume à fabriquer ; les dosages et le malaxage se font alors automatiquement, • soit semi-automatique : le dosage des constituants est affiché par l©opérateur ; le cycle de fabrication se déroule alors automatiquement.questions pour répondre à la problématique

A partir de quelles matières premières fabrique-t-on un ciment ? Les ciments sont issus d’une transformation chimique de minéraux par action thermique. La matière première servant à la fabrication des ciments est issue de carrière ; il s’agit de calcaire et d’argiles. Les matériaux naturels de carrière (calcaire, marne, argile…) doivent d©abord être concasses puis broyés pour obtenir un mélange intime, homogène et bien dosé (environ 75 % de calcaire pour 25 % d©argile). Ce broyage peut se faire à sec (procédé sec) ou en présence d©eau (procédé humide, pratiquement abandonné parce que consommant trop d©énergie).

Le mélange homogène ainsi réalisé, passe dans un four rotatif où se produit vers 1450°C, la « clinkérisation » terme habituellement utilisé pour caractériser l©évolution à haute température d©un système renfermant simultanément des phases solides et liquides (en fusion); c©est alors qu©ont lieu des réactions entre la chaux CaO et les oxydes acides Si02, Al2O3, Fe2O3 et que se forment les silicates, aluminate et alumino-ferrite de calcium. Pour un ordre de grandeur, un grand four moderne peut atteindre 250 m de longueur et 6 à 7 m de diamètre et produire près de 3000 t de clinker en 24 heures.

La cuisson terminée, le clinker qui se présente sous forme de grains plus ou moins arrondis de 0,5 à 3 cm de diamètre environ est refroidi rapidement pour éviter des transformations cristallines nuisibles. Le clinker, additionné d©un peu de gypse (3 à 5 %) avec éventuellement certains produits d©addition tels que laitier, cendres ou encore pouzzolanes, est ensuite réduit en poudre fine dans un broyeur à boulets. La finesse de mouture est variable suivant les qualités recherchées; elle peut varier de 2 700 à 4 500 cm2/g en surface spécifique Blaine; sa valeur moyenne normale est de l©ordre de 3 200 cm2/g. Le ciment issu du broyage est conservé en silo un certain temps, puis conditionné pour l©expédition en sacs, en containers ou en vrac (wagon, camion, péniche).