Le béton est utilisé depuis des siècles comme matériau de construction. Fraîchement mélangé, il peut prendre presque toutes les formes imaginables, puis il sèche et durcit jusqu'à atteindre une solidité comparable à celle de la roche. Le béton est un mélange de gros granulats, de sable fin et d'un liant activé par l'eau qui agglomère le tout. À l'époque moderne, ce liant est le ciment Portland.
Le ratio des ingrédients
Un bon mélange de béton polyvalent combine une part de ciment Portland, 2,5 parts de sable, trois parts de gravier et 0,5 part d'eau propre. Pour obtenir plus de résistance et une meilleure imperméabilité, réduisez la proportion de sable à deux parts.
Mélangez soigneusement les ingrédients secs, puis ajoutez l'eau en continuant de malaxer jusqu'à ce que le tout soit parfaitement humidifié. Pour vérifier que le mélange est prêt, lissez un échantillon avec le dos d'une pelle, puis creusez-y une rigole avec le tranchant latéral de la pelle. Si la pelle coupe facilement et que les parois de la rigole gardent leur forme, le béton est prêt. Si vous n'arrivez pas à creuser une rigole nette, ajoutez de l'eau. Si la rigole s'effondre, incorporez davantage d'ingrédients secs.
Les autres ratios selon l'usage
Les proportions entre ciment, sable et gravier varient selon la destination du béton :
- Murs de fondation ou assise de pavés : une part de ciment Portland, 2,5 parts de sable, 3,5 parts de gravier et 0,5 part d'eau.
- Semelles de fondation : une part de ciment Portland, trois parts de sable et cinq parts de gravier, plus suffisamment d'eau pour obtenir un mélange coulant facilement.
- Pavages extérieurs (allées, entrées) : une part de ciment Portland, 1,5 part de sable, 2,5 parts de gravier et 0,5 part d'eau.
- Mortier de maçonnerie : utilisé pour lier pierres, briques et blocs, il se compose d'une part de ciment Portland, d'une part de chaux, de six parts de sable et d'assez d'eau pour former un mélange qui se tasse et adhère bien à la truelle.
Le ciment Portland : le cœur du béton
Le ciment Portland est l'élément essentiel du béton. Il est fabriqué à partir de composés calciques tels que le calcaire, la marne, la craie et les coquillages marins, auxquels s'ajoutent un mélange de sable, d'ardoise, d'argile et de minerai de fer apportant les composés de silicium, d'aluminium et de fer. Les matières premières sont extraites de carrières à ciel ouvert, puis passées dans des concasseurs qui les réduisent à la taille de cailloux. Les fabricants de ciment Portland peuvent également intégrer des sous-produits industriels comme des cendres volantes broyées, du mill-scale (calamine de laminage) ou des laitiers de raffinage métallique.
La cuisson à haute température
Les ingrédients minéraux concassés sont ensuite introduits dans un four appelé « four rotatif » pour être transformés en ciment Portland. Dans le four, le mélange minéral est brassé continûment et chauffé à environ 1 500 °C (2 750 °F). Cette chaleur extrême déclenche une série de réactions chimiques qui transforment le mélange en petites billes sèches de ciment Portland appelées « clinkers ».
Ces granules sont refroidis à température ambiante par un courant d'air forcé, puis acheminés vers un broyeur à boulets ou un broyeur tubulaire qui pulvérise les clinkers en une poudre fine. À ce stade, du gypse concassé est ajouté au mélange afin de contrôler le temps de prise. Le ciment fini est enfin ensaché pour l'expédition.
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