Des résultats en béton : analyse de la taille et de la forme du ciment

Le ciment est le matériau le plus utilisé dans le secteur de la construction, avec une production de plus de 4 milliards de tonnes par an (1). Il s'agit d'un matériau peu coûteux et facile à produire qui consiste en un mélange complexe de composants inorganiques, tels que des silicates et des aluminates. Le durcissement du ciment est principalement dû à l'hydratation, c'est-à-dire à la combinaison de l'eau avec les différents composants du ciment.
Il existe cinq types de ciment différents, à savoir CEM I à CEM V. Les plus pertinents pour la construction générale sont CEM I et CEM II. Le CEM I est un ciment Portland ordinaire (OPC) pur, tandis que le CEM II est un mélange d'OPC et d'additifs tels que des cendres volantes, scories ou calcaire, jusqu'à une teneur maximale en additifs de 35 % (2).
Dans chaque type, il existe trois grades, basés sur la résistance à la compression à 28 jours du béton qu'ils produisent. Les grades sont 32,5, 42,5 et 52,5. Le ciment est également classé en fonction de son développement de résistance : R indique un gain de résistance précoce et N correspond à un développement normal de la résistance. Par exemple, un ciment CEM I 42,5 N est un OPC pur donnant une résistance de 42,5 MPa avec un gain de résistance "normal".
Outre le ciment Portland habituel, des formulations spéciales sont souvent nécessaires, comme le ciment à prise rapide. Ce type spécial de ciment commence le processus de durcissement quelques minutes seulement après avoir été mélangé à l'eau et est généralement pris en moins d'une heure. Le ciment à prise rapide est principalement composé de CPO et de sulfate d'aluminium comme catalyseur du processus d'hydratation.
En outre, la qualité du ciment dépend fortement de la taille et de la forme de ses particules, qui affectent sa surface, sa résistance à la compression et son temps de durcissement. Les particules trop fines provoquent une prise exothermique dans le produit final, tandis que les particules trop grosses ne s'hydratent pas complètement. En complément de la taille des particules, la forme des particules est un paramètre critique à surveiller. La fluidité du ciment et la demande en eau peuvent varier radicalement pour les particules régulières (sphériques) et irrégulières (3 ; 4 ; 5).
Nous montrons ici l'application du Litesizer DIA 500 - l'analyseur d'image dynamique Anton Paar - pour évaluer différents types de ciment de différents fabricants. Le Litesizer DIA 500 (Schéma 1) utilise une caméra à haute fréquence d'images pour capturer l'image d'un grand nombre de particules individuelles en un court laps de temps. Le résultat est une distribution de taille et de forme des particules en quelques secondes.