Ciment Portland

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Portland (homonymie).
Sacs de ciment Portland.

Les Ciments Portland sont des liants hydrauliques composés principalement de silicates de calcium hydrauliques qui font prise et durcissent en vertu d'une réaction chimique à l'eau appelée hydratation. Lorsqu'on ajoute la pâte (ciment, air et eau) aux granulats (sable et gravier, pierre concassée ou autre matériau granulaire), elle agit comme une colle et lie ensemble les granulats pour former une masse semblable à de la pierre, le béton, le matériau artificiel le plus polyvalent et le plus répandu qui existe[1].

Histoire[modifier | modifier le code]

Jusqu'au début du XIXe siècle, la manière de faire le mortier a presque toujours été laissée aux ouvriers. Avec le XIXe siècle, une bataille s'engage entre pays pour la suprématie économique. Les progrès réalisés par l'industrie exigent la construction de nouvelles infrastructures portuaires, militaires, etc. et dont l'édification peut désormais être guidée par la technique. Les progrès de la chimie, érigée en science exacte, permet de scruter les comportements de la matière comme jamais auparavant. Des architectes, des ingénieurs et de brillants inventeurs s'attellent donc à l'amélioration des mortiers et plus particulièrement ceux faisant prise sous eau. Les Romains obtenaient de tels mortiers en ajoutant à de la chaux grasse des tuileaux ou de la pouzzolane naturelle, et cet état de connaissance est celui qui prévaut encore à la fin du XIXe siècle[2]. La thèse qui s'impose alors est que c'est l'argile qui confère à la chaux la propriété de se solidifier sous eau, mettant fin à une tradition qui voulait que ce soient les calcaires les plus purs qui donnent les meilleurs chaux. Le Britannique John Smeaton expérimente ce type de chaux dans le phare d'Eddystone (1755-1759) sans lui donner de suite.

Un jalon est placé par James Parker en 1796 qui découvre sur l'île de Sheppey, au Royaume-Uni, un calcaire suffisamment argileux pour donner, après une cuisson à 900 °C, un ciment naturel à prise rapide qui est commercialisé sous la marque « roman cement » (Le ciment romain). Le ciment prompt est de même nature. Les recherches de Louis Vicat à partir de 1818 portent sur la possibilité de réaliser des chaux hydrauliques à partir des éléments séparés - argile et calcaire ainsi que des pouzzolanes artificielles. En 1824, c'est toutefois le Britannique Joseph Aspdin qui dépose un brevet pour un ciment qu'il appelle « ciment Portland ». Le nom de Portland est choisi par celui-ci pour bénéficier de la réputation qu'avait la pierre de Portland, dont les carrières sont pourtant situées à plusieurs centaines de kilomètres de Leeds. Le brevet prévoit qu'un mélange de poussière d'argile et de calcaire est aggloméré par l'eau et la chaleur jusqu'à évacuation de son eau. Le résultat est réduit en poudre et calciné dans un four à calcination tels qu'on les concevait alors pour la production de la chaux.

On a reproché à ce brevet son caractère vague. Il n'y avait pas d'information sur les quantités relatives de chaux et d'argile à utiliser et aucune mention n'est faite de la nécessité de brûler le mélange à une température nettement supérieure à celle d'un four à chaux ordinaire[3]. Le premier ciment Portland était un ciment prompt, c'est-à-dire un ciment à prise rapide, et donc très différent de celui que l'on connaît aujourd'hui.

C'est le fils d'Aspdin, William Aspdin (en), qui industrialise l'invention de son père. Le ciment Portland sera porté à l'attention de Marc Isambart Brunel qui l'utilisera dans la construction du tunnel sous la Tamise, bien qu'il soit disponible au double du prix du meilleur ciment romain, avec lequel il entre en concurrence[4].

La mise au point du ciment Portland moderne est ensuite le fruit des recherches assidues effectuées dans les milieux de la science et de l'industrie, au XIXe siècle, pour produire un ciment de qualité supérieure. Le nom « ciment Portland » s'est conservé. On l'utilise partout dans le monde, de nombreux fabricants y ajoutant leur marque commerciale.

Fabrication[modifier | modifier le code]

Le ciment Portland est le produit que l'on obtient en réduisant en poudre un clinker constitué essentiellement de silicates de calcium hydrauliques auxquels on ajoute diverses formes de sulfate de calcium (gypse/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.

Références[modifier | modifier le code]

  1. Dosage et contrôle des mélanges de béton, page 22. Kosmatka, Kerkhoff, Panarese, MacLeod et McGrath. 7e édition, 2004
  2. Clément-Louis Treussart, Mémoire sur les mortiers hydrauliques et sur les mortiers ordinaires, Carillan-Goeury,‎ 1829 (lire en ligne)
  3. (en) Edwin Clarence Eckel, Portland cement materials and industry in the United States, Govt. print off.,‎ 1913, 401 p. (lire en ligne).
  4. (en) « Devoted to Mines, Mining Operations, Metallurgy », The Mining Magazine, New York, vol. 3,‎ 1854 (lire en ligne)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]