Dévoiler les secrets du ciment

Le ciment est sans aucun doute un matériau essentiel dans notre secteur de la construction. Connaissez-vous son histoire ? Cet article vous emmènera à travers son évolution. De plus, sa manipulation peut générer des poussières de silice nocives ; il est donc important de porter un masque anti-poussière. est nécessaire pour protéger les tissus pulmonaires des dommages causés par une exposition prolongée.

Qu'est-ce que le ciment ?

Le ciment est une substance poudreuse qui, mélangée à l'eau, forme une pâte durcissant à l'air comme sous l'eau. Il agit comme liant, maintenant ensemble des matériaux comme le sable et le gravier.

Histoire du ciment

L'histoire du ciment remonte à 1756, lorsque l'ingénieur britannique J. Smeaton découvrit que le calcaire contenant de l'argile produisait un matériau capable de durcir sous l'eau. Cette découverte posa les bases théoriques du ciment moderne.

En 1796, l'inventeur britannique J. Parker produisit un ciment brunâtre à partir de marbre, connu sous le nom de ciment romain. Ce ciment possédait une excellente résistance à l'eau et des propriétés de prise rapide, ce qui le rendait idéal pour la construction sous-marine.
En 1813, l'ingénieur civil français Louis Vicat a découvert qu'un mélange de chaux et d'argile dans un rapport de 3:1 produisait le meilleur ciment.
En 1824, le maçon britannique Joseph Aspdin inventa le ciment Portland et en obtint un brevet. Il combina du calcaire et de l'argile, les fit cuire au four et réduisit le mélange en une fine poudre. Nommé ainsi en raison de sa ressemblance avec la pierre de l'île de Portland, ce ciment révolutionna le secteur de la construction grâce à ses propriétés supérieures.
En 1871, le Japon construisit sa première cimenterie, marquant ainsi le début de son industrie. En 1877, l'ingénieur britannique Frederick Ransome améliora le four rotatif, faisant progresser encore la technologie de production du ciment. En 1893, les inventeurs japonais Hideki Endo et Saburo Utsumi développèrent un ciment Portland résistant aux sulfates, utilisable en eau de mer.
En 1907, le Français Jules Bied met au point le ciment de bauxite en remplaçant l'argile par de la bauxite, en raison de sa forte teneur en oxyde d'aluminium.

Tout au long du XXe siècle, les efforts d'amélioration du ciment Portland ont conduit au développement de ciments spécialisés, notamment à haute teneur en alumine, et de divers autres types de ciments destinés à des besoins spécifiques de la construction. En 2007, la production mondiale de ciment atteignait environ 2 milliards de tonnes par an. En avril 2023, des scientifiques de l'Université d'État de Washington, aux États-Unis, ont créé un nouveau ciment à bilan carbone négatif en y incorporant du biochar écologique.

Composition du ciment

Les principaux composants chimiques du ciment Portland sont l'oxyde de calcium (CaO), le dioxyde de silicium (SiO2), l'oxyde ferrique (Fe2O3) et l'oxyde d'aluminium (Al2O3). Les principaux composants minéraux sont le silicate tricalcique (C3S), le silicate dicalcique (C2S), l'aluminate tricalcique (C3A) et l'aluminoferrite tétracalcique (C4AF).

Réactions chimiques dans le ciment
Lorsque le ciment est mélangé à l'eau, une série de réactions chimiques se produisent, formant une structure solide. Les principales réactions sont :
1. 3CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
2. 2CaO·SiO2 + H2O → CaO·SiO2·H2O (gel) + Ca(OH)2
3. 3CaO·Al2O3 + 6H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O (instable)
3CaO·Al2O3 + 3CaSO4·2H2O + 26H2O → 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O (ettringite)
4. 4CaO·Al2O3·Fe2O3 + 7H2O → 3CaO·Al2O3·6H2O + CaO·Fe2O3·H2O

Prise et fausse prise du ciment

La prise rapide du ciment se caractérise par un durcissement précoce anormal ou un raidissement prématuré. Les températures élevées peuvent déshydrater le gypse, le privant ainsi de sa capacité à réguler le temps de prise. Une fausse prise se produit souvent en raison des températures élevées lors du broyage, provoquant la déshydratation du gypse en hémihydrate. Mélangé à l'eau, l'hémihydrate réagit rapidement pour former une structure cristalline, entraînant la prise de la pâte. Le ciment fortement alcalin peut également présenter des fausses prises en raison de la formation rapide de sulfate de potassium et de cristaux de gypse. Contrairement à la prise rapide, la fausse prise dégage une chaleur minimale, et un mélange vigoureux peut restaurer la plasticité de la pâte sans affecter sa résistance.

Pourquoi faut-il porter un masque anti-poussière ?

Dans le ciment, l'un des principaux composants, le dioxyde de silice (SiO2), présente un risque pour la santé des travailleurs car il peut être libéré sous forme de poussières lors de la production et de l'utilisation du ciment. Une exposition prolongée à de fortes concentrations de poussières de dioxyde de silice peut entraîner la silicose, une maladie pulmonaire professionnelle grave. La silicose endommage les tissus pulmonaires, provoquant des troubles et des dysfonctionnements respiratoires permanents.

Par conséquent, lors de la manipulation du ciment, les travailleurs doivent porter des masques appropriés pour éviter l'inhalation de poussières de dioxyde de silice. Ceci est particulièrement crucial dans les environnements où le ciment nécessite des opérations de découpe ou de broyage, car les concentrations de poussières peuvent être plus élevées, ce qui nécessite des précautions supplémentaires pour protéger la santé respiratoire. Choisir le bon type de masque et s'assurer qu'il est bien ajusté est essentiel pour filtrer efficacement les particules de poussière présentes dans l'air et réduire ainsi l'impact potentiel sur la santé des travailleurs.

La raison pour laquelle les masques BASE CAMP MASK sont adaptés aux travaux de ciment réside dans plusieurs caractéristiques clés :

1. Filtration efficace de la poussière et des particules :

Le filtre BASE CAMP est doté d'une double couche de couches fondues-soufflées avec adsorption électrostatique des électrons, qui filtre efficacement jusqu'à 99,6 % des particules solides et des poussières. Ce masque offre ainsi une protection efficace contre la filtration des particules, ce qui en fait un masque filtrant pour la construction, adapté aux travaux de ciment.

2. Réduction des odeurs et des gaz :

Le charbon actif du filtre peut absorber certains gaz et odeurs, contribuant ainsi à améliorer la qualité de l'air sur le lieu de travail. Les travaux de cimentation peuvent produire certaines odeurs ou gaz nocifs, et le charbon actif du masque agit comme un purificateur, offrant un environnement respiratoire plus confortable.

3. Confort et adaptabilité :

Les masques BASE CAMP sont conçus pour le confort. Notre nouveau modèle BASE CAMP M Pro est doté d'une sangle de tête et d'un pince-nez entièrement réglables pour un ajustement parfait. Cette conception offre une excellente adaptabilité, permettant de porter le masque pendant de longues périodes pendant les travaux de cimentation sans gêne et en maintenant un ajustement parfait.

Nouveau béton écologique à bilan carbone négatif

Des scientifiques de l'Université d'État de Washington ont mis au point un nouveau béton à bilan carbone négatif en incorporant du biochar écologique. Ce béton conserve la résistance du béton traditionnel et offre une meilleure isolation, réduisant ainsi la consommation d'énergie et les émissions de carbone. Sachant que l'industrie mondiale du ciment émet environ 2,8 milliards de tonnes de CO2 par an, ce nouveau béton pourrait réduire considérablement les émissions de carbone, offrant ainsi des avantages à la fois environnementaux et économiques.

Publiée dans le dernier numéro de «  Materials Letters », cette innovation a suscité l'intérêt et les éloges des organisations environnementales mondiales. Ce ciment à bilan carbone négatif devrait être largement adopté à l'avenir, favorisant ainsi le développement durable de l'industrie cimentière et contribuant aux efforts mondiaux de réduction des émissions de carbone.