Commission Permanente de la Normalisation des Matériaux de

Transcription

Commission Permanente de la Normalisation des Matériaux de
Commission Permanente de la Normalisation
des Matériaux de Construction
Clauses
Techniques
CIMENTS C. T. 2 / 1 9 9 4
Composition et Spécifications
1
Clauses
Techniques
CIMENTS C. T. 2 / 1 9 9 4
Composition et Spécifications
(Adaptation au contexte normatif luxembourgeois de la prénorme européenne
ENV 197-1)
PREAMBULE
Le présent document constitue l'adaptation de la prénorme ENV-197 "Ciment:
Compositioné Spécifications et critères de conformité - Partie 1 : Ciments courants"
en Clause Technique Luxembourgeoise. Il a été établi en suivant la structure, la table
des matières et le texte de la prénorme européenne.
Le tableau des compositions des ciments courants et la définitions des constituants de
ces ciments ont été réduits à ceux déjà actuellement produits respectivement à ceux
susceptibles d'être produits au Luxembourg et les pays voisins, à base de constituants
qui sont bien connus et éprouvés.
Le chapitre 9 "Critères de Conformité" de la prénorme européenne ENV 197-1 n'a pas
été repris comme partie intégrante des présentes Clauses Techniques en attendant la
parution d'une norme européenne harmonisée dans le domaine de la Certification en
élaboration au niveau du CEN.
2
TABLE DES MATIERES
Page
1
Domaine d'application
3
2
Références normatives et autres
3
3
Ciment
4
4
Constituants
5
4.1.
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
Clinker Portland
Laitier granulé de Haut-fourneau
Cendres volantes
Calcaires
Fillers
Sulfate de calcium
Additifs
5
5
5
6
6
7
7
5
Types de ciment, composition et désignation
normalisée
8
5.1
5.2
5.3
Types de ciment
Composition
Désignation normalisée
8
8
8
6
Exigences mécaniques
6.1
6.2
6.3
Résistance normale
Résistance au jeune âge
Exigences
9
9
9
7
Exigences physiques
9
7.1
7.2
Temps de début de prise
Stabilité
9
9
8
Exigences chimiques
10
9
Exigences pour ciments spéciaux
10
9.1
9.2
Ciments à haute résistance aux sulfates
Ciments à faible chaleur d'hydratation
10
9
10
3
1. Domaine d'application
Les présentes clauses techniques présentent les propriétés des constituants des
ciments courants et les proportions dans lesquelles ils doivent être combinés pour
produire une série de types et de classes de ciments. Elle prescrit en outre les
exigences mécaniques, physiques et chimiques appliquées à ces types et classes.
En plus des exigences, un échange d'informations supplémentaires entre le producteur
et l'utilisateur du ciment peut être utile. Les procédures définissant un tel échange ne
sont pas du domaine de la présente norme mais peuvent faire l'objet d'un accord entre
les parties concernées.
2. Références normatives et autres
Ces Clauses Techniques comporte par référence, des dispositions d'autres
publications. Ces références normatives sont citées aux endroits appropriés dans le
texte et les publications sont énumérées ci-après. La dernière édition de la publication
à laquelle il est fait référence s'applique.
EN 196 - 1
Méthodes d'essais des ciments - Détermination de la résistance
mécanique
EN 196 - 2
Méthodes d'essais des ciments - Analyse chimique du ciment
EN 196 - 3
Méthodes d'essais des ciments - Détermination du temps de prise et de
la stabilité
ENV 196 - 4 Méthodes d'essais des ciments - Détermination quantitative des
constituants
EN 196 - 6
Méthodes d'essais des ciments - Détermination de la finesse
EN 196 - 7
Méthodes d'essais des ciments - Méthodes de prélèvement et
d'échantionnage du ciment
EN 196 - 21
chlorure,
Méthodes d'essais des ciments - Détermination de la teneur en
en dioxyde de carbone et en alcalis dans les ciments
AFNOR P 18-592 Granulats - Essai au bleu de méthylène - Méthode à la tache
Zement-Kalk-Gips vol. 43 Nr 8/1990
Méthode pour la détermination de la teneur totale en carbone
organique
(TOC) du calcaire
4
3. Ciment
Le ciment est un liant hydraulique, c'est-à-dire une matière inorganique finement
moulue qui, gâchée avec de l'eau, forme une pâte qui fait prise et durcit par suite de
réactions et processus d'hydratation et qui, après durcissement, conserve sa résistance
et sa stabilité même sous l'eau.
Le ciment conforme aux présentes Clauses Techniques, gâché et mélangé avec des
granulats et de l'eau de façon appropriée, doit être capable de produire un mortier ou
un béton qui conserve une ouvrabilité pendant un temps suffisamment long et doit,
après des périodes déterminées, atteindre des niveaux de résistance donnés et
présenter une stabilité de volume à longue échéance.
Le durcissement hydraulique du ciment est principalement dû à l'hydratation de
silicates de calcium2) ,mais d'autres composés chimiques peuvent également intervenir
dans le processus de durcissement, tels que, par exemple, les aluminates. La somme
des proportions d'oxyde de calcium (CaO) 3) et de dioxyde de silicium (SiO 2 ) 3)
réactifs doit être d'au moins 50 % en masse dans les ciments couverts par la présente
norme.
Les ciments sont constitués de petits grains individuels de différentes matières mais
ils doivent être statistiquement homogènes en composition. Un haut degré de
régularité dans toutes les propriétés du ciment sera obtenu par un procédé continu de
production en masse et en particulier par des procédés convenables de broyage et
d'homogénéisation. Pour la production des ciments faisant l'objet des présentes
clauses techniques, il est essentiel de disposer du personnel qualifié et spécialisé et
des installations appropriées pour effectuer les essais et pour évaluer et ajuster la
qualité du produit.
Le procédé de fabrication du ciment et sa maîtrise doivent garantir que la composition
des ciments est maintenue entre les limites fixées dans les présentes clauses
techniques.
----------2)
Il y a également des ciments, dans lesquels d'autres composants jouent un rôle déterminant pour leur
durcissement, tels que, par exemple, l'aluminate de calcium dans les ciments alumineux (qui n'est pas
couvert par la présente norme)
3)
Est seul considéré comme oxyde de calcium (CaO) réactif, la proportion de CaO qui, dans des
conditions normales de durcissement, peut former des silicates de calcium hydratés ou des aluminates
de calcium hydratés. Pour évaluer cette proportion, la teneur totale en CaO sera réduite de la part
calculée en carbonate de calcium (CaCO 3 ) sur base de la teneur en dioxyde de carbone (CO 2 ) mesurée,
et de la part calculée en sulfate de calcium (CaSO 4 ) sur base de la teneur en trioxyde de soufre (SO 3 )
mesurée, en négligeant le SO 3 entraîné par les alcalis.
4)
Le dioxyde de silicium (SiO 2 ) réactif est défini comme la proportion de (SiO 2 ) qui après dissolution
dans l'acide chlorhydrique (HC l ), entre en solution quand elle est portée à ébullition dans une solution
d'hydroxyde de potassium (KOH). La quantité de SiO 2 réactif est déterminé en soustrayant du SiO 2
total (cf. 13.9 de l'EN 196-2), le SiO 2 contenu dans le résidu insoluble (cf 10 de l'EN 196-2), tous
deux étant exprimés sur échantillon sec.
5
4. Constituants
4.1. Clinker Portland (K)
Le Clinker Portland est un matériau hydraulique qui doit être constitué d'au moins 2/3
en masse de silicates de calcium [(CaO) 2 .SiO 2 ] et [(CaO) 3 .SiO 2 ], la partie restante
contenant de l'oxyde d'aluminium (Al 2 O 3 ), de l'oxyde de fer (Fe 2 O 3 ) et d'autres
oxydes. Le rapport en masse (CaO)/(SiO 2 ) ne peut pas être inférieur à 2,0. La teneur
en oxyde de magnésium (MgO) ne doit pas passer 5 % en masse.
Le clinker Portland est obtenu par cuisson, au moins jusqu'à fusion partielle, d'un
mélange fixé avec précision de matières premières (farine crue, pâte ou suspension)
contenant du CaO, SiO 2 , Al 2 O 3 , et des petites quantités d'autres matières. La farine
crue, la pâte ou la suspension doivent être finement divisées, intimement mélangées et
être de la sorte, homogènes.
4.2. Laitier granulé de haut-fourneau (S)
Le laitier de haut-fourneau est un matériau hydraulique latent, c'est-à-dire qui présente
des propriétés hydrauliques lorsqu'il a subi une activation convenable. Il doit contenir
au moins 2/3 en masse de laitier vitreux. Le laitier granulé de haut-fourneau doit être
constitué d'au moins 2/3 en masse de la somme CaO, MgO et SiO 2 . Le restant
contient de l' Al 2 O 3 , avec en outre de faibles quantités d'autres oxydes. Le rapport en
masse (CaO + MgO)/ (SiO 2 ) doit dépasser 1,0.
Le laitier granulé de haut-fourneau est obtenu par refroidissement rapide de la scorie
fondue de composition convenable provenant de la fusion du minerai de fer dans un
haut-fourneau.
4.3. Cendres volantes
Les cendres volantes peuvent être de nature silico-alumineuse ou silico-calcaire. Les
premières ont des propriétés pouzzolaniques; les dernières peuvent avoir, en plus, des
propriétés hydrauliques. La perte au feu des cendres volantes ne peut pas excéder 5 %
en masse.
Les cendres volantes sont obtenues par dépoussiérage électrostatique ou mécanique
de particules pulvérulantes du courant de gaz des chaudières alimentées au charbon
pulvérisé. Les cendres obtenues par d'autres méthodes ne peuvent pas être utilisées
dans les ciments conformes aux présentes clauses techniques.
6
Seules les cendres volantes siliceuses (V) peuvent être utilisées comme constituant
des ciments conformes aux présentes clauses techniques.
Les cendres volantes siliceuses forment une poudre fine constituée principalement de
particules sphériques vitrifiées ayant des propriétés pouzzolaniques. Elles doivent
contenir essentiellement de la silice SiO 2 réactive 4) et de l'alumine Al 2 O 3 . Le restant
contient de l'oxyde de fer Fe 2 O 3 et d'autres oxydes. La proportion de chaux réactive
CaO 3) doit être inférieure à 5 % en masse. La teneur en silice (SiO 2 )réactive des
cendres volantes siliceuses conformes aux présentes clauses techniques ne doit pas
être inférieure à 25 % en masse.
4.4. Calcaires (L)
Lorsqu'ils sont utilisés dans une proportion excédent 5 % en masse (constituant
principal), le calcaire doit satisfaire, en plus des exigences de 4.5., aux exigences
suivantes :
Teneur en calcaire:
Teneur en argile:
CaCO 3
>= 75 % en masse
Adsorption de bleu de
méthylène 5) <= 1,20 g/100g
Teneur en matières organiques (TOC)
:<= 0,50 % en masse
4.5. Fillers (F)
Les fillers sont des matières inorganiques minérales, naturelles ou artificielles
spécialement sélectionnés, qui après une préparation appropriée, en fonction de leur
granulométrie, améliorent les propriétés physiques des ciments (telles que
l'ouvrabilité ou le pouvoir de rétention d'eau). Ils peuvent être inertes ou présenter des
propriétés faiblement hydrauliques, hydrauliques latentes ou pouzzolaniques; aucune
exigence n'est toutefois requise à cet égard.
Les fillers doivent être préparés correctement, c'est-à-dire qu'en fonction de leurs
conditions de production ou de livraison, ils doivent être sélectionné, homogénéisés,
séchés et pulvérisés. Ils ne doivent pas accroître sensiblement la demande en eau du
ciment ni diminuer en aucune manière la résistance du béton ou du mortier à la
détérioration, et la protection des armatures contre la corrosion.
_______________________
3)
voir page 4
4)
voir page 4
5)
la procédure de détermination de l'absorption de bleu de méthylène est décrite en détail dans la
norme expérimentale AFNOR P 18-592 "Granulats - Essai au bleu de méthylène - Méthode à la tache
"décembre 1990. Pour cet essai, le calcaire doit être broyé à une finesse d'environ 5000 cm2/g (aire
massique selon EN 196-6).
7
6)
La procédure de détermination de la teneur en matières organiques (TOC) des calcaires a été élaboré
par un groupe de travail de l'Association Européenne du Ciment CEMBUREAU, et publié dans la
revue technique Zement-Kalk-Gips 43 (1990), No 8, p. 409/412.
4.6. Sulfate de calcium
Le sulfate de calcium doit être ajouté en faible quantité aux autres constituants du
ciment au cours de sa fabrication, en vue de réguler la prise.
Le sulfate de calcium doit être du gypse (sulfate de calcium dihydraté, CaSO 4 .2H 2 O),
de l'hémihydrate (CaSO 4 .1/2 H 2 O), de l'anhydrite (sulfate de calcium anhydre CaSO 4 )
ou tout mélange de ceux-ci. Le gypse et l'anhydrite se trouvent à l'état naturel. Le
sulfate de calcium est aussi obtenu comme sous-produit de certains procédés
industriels.
4.7. Additifs
Les additifs au sens de la présente norme sont des constituants qui ne figurent pas
dans 4.1 à 4.6 et qui sont ajoutés pour améliorer la fabrication ou les propriétés du
ciment, tels que, par exemple, des agents de mouture. La quantité totale de tels
additifs ne devrait pas dépasser 1 % en masse du ciment. Dans le cas contraire, la
quantité doit être mentionnée sur les emballages et/ou les bons de livraison. Ces
additifs ne doivent pas favoriser la corrosion des armatures ou influencer
défavorablement les propriétés du ciment ou du mortier et du béton fabriqués avec ce
ciment.
5. Types de ciments, compositions et désignations normalisées.
5.1. Types de ciment
Les ciments courants conformes aux présentes clauses techniques sont subdivisés en 3
types principaux (voir tableau 1) :
I
Ciment Portland
II
Ciment Portland composé
III
Ciment de haut fourneau
8
5.2. Composition
La composition des types de ciments doit être conforme au tableau 1.
Note:
Pour la clarté des définitions, le sulfate (4.6) et les additifs (4.7) sont exclus. Le
ciment final doit être compris comme le noyau, plus le sulfate de calcium nécessaire
et tous additifs au ciment.
5.3. Désignation normalisée
Le tableau 1 donne les dénominations normalisées des ciments conformes aux
présentes clauses techniques de même que les notations abrégées correspondantes.
La dénomination des ciments est complétée par un nombre indiquant la classe de
résistance (voir 6.1). Si on doit indiquer que le ciment a une résistance élevée au jeune
âge, la lettre R doit être ajoutée (voir 6.2)
Exemple 1:
• un ciment Portland de classe de résistance 42,5, ayant une résistance élevée au
jeune âge, est identifié par :
• Ciment Portland CEM I 42,5 R
Exemple 2:
• un ciment Portland au laitier A, de classe de résistance 32,5, ayant une résistance
ordinaire, est identifié par:
Ciment Portland au laitier CEM II / A-S 32,5
6. Exigences mécaniques.
6.1. Résistance normale
La résistance normale d'un ciment est la résistance mécanique en compression
déterminée conformément à la norme EN 196-1, après 28 jours.
Trois classes de résistance normale sont couvertes: classe 32,5, classe 42,5 et classe
52,5 (voir tableau 2).
9
La classification d'un ciment suivant la résistance normale doit être indiquée par les
valeurs 32,5, 42,5 et 52,5, placées derrière la désignation normalisée du type de
ciment, conformément à 5.3.
6.2. Résistance au jeune âge
La résistance au jeune âge d'un ciment est la résistance mécanique en compression,
déterminée conformément à la norme EN 196-1, après 2 ou 7 jours.
Pour chaque classe de résistance normale, deux classes de résistance au jeune âge sont
définies, une classe avec résistance au jeune âge ordinaire et une classe avec
résistance au jeune âge élevée indiqué par R (voir tableau 2).
6.3. Exigences
Pour tous les types de ciments, la résistance à la compression, déterminée selon EN
196-1, doit satisfaire aux exigences du tableau 2.
7. Exigences physiques.
7.1. Temps de début de prise
Pour tous les types de ciments et toutes les classes de résistance, le temps de début de
prise, déterminé selon 196-3, doit satisfaire aux exigences du tableau 2.
7.2. Stabilité
Pour tous les types de ciments et classes de résistance, l'expansion, déterminée selon
EN 196-3, doit satisfaire aux exigences du tableau 2.
8. Exigences chimiques.
Les propriétés des ciments dont les types et classes de résistances figurent
respectivement aux colonnes 3 et 4 du tableau 3, doivent satisfaire aux valeurs citées à
la colonne 5 de ce tableau lorsqu'ils sont essayés conformément aux normes citées
dans la colonne 2.
10
9. Exigences pour ciments spéciaux.
9.1. Ciment à faible chaleur d'hydratation
Sont considérés comme ciments "à faible chaleur d'hydratation" (marquage
supplémentaire "FCH") les ciments dont le dégagement de chaleur, mesuré suivant la
méthode par dissolution suivant DIN 1164 partie 8 ou suivant la méthode semiadiabatique suivant la norme AFNOR NF P 15-436 , après 7 jours est inférieure à
270 J par gramme de ciment.
9.2. Ciment à haute résistance aux sulfates
Sont considérés comme ciments "à haute résistance aux sulfates" (marquage
supplémentaire "HRS" ):
- les ciments Portland avec une teneur calculée en C 3 A 6)inférieure à 3 %
- les ciments de haut fourneau CEM III/B
_____________________
6)
La teneur en C 3 A des ciments Portland est calculée d'après l'analyse chimique suivant la formule
suivante:
teneur en C 3 A = 2.65 * Al 2 O 3 - 1.69 * Fe 2 O 3 (indications en %)
11
Tableau 1
DENOMINATION ET COMPOSITION DES CIMENTS NORMALISES
Constituants principaux (1)
Type
Dénomination
Notation
abrégée
Clinker
Laitier de
Cendres volantes
Haut-Fourneau
siliceuses
K
S
V
I
II
Ciment Portland
Ciment Portland
au laitier
(anc. Portland)
(de fer)
Ciment Portland
aux cendres
Ciment Portland
au calcaire
Ciment Portland
au laitier et aux
cendres
Calcaire
Constituants
secondaires
(2)
L
I
II / A - S
95 - 100
80 - 94
6 - 20
-
-
0-5
0-5
II / B - S
65 - 79
21 - 35
-
-
0-5
II / A - V
80 - 94
-
6 - 20
-
0-5
II / A - L
80 -94
-
-
6 - 20
0-5
II / B - SV
65 - 79
10 - 20
10 - 20
-
0-5
II / A - M
80 - 94
<-----------------------------------
6 - 20
-------------------------------------->
II / B - M
65 - 79
<-----------------------------------
21 - 35
-------------------------------------->
III / A
35 - 64
36 - 65
-
-
0-5
III / B
20 - 34
66 - 80
-
-
0-5
Ciment Portland
Composé (3)
III
Ciment de
Haut-Fourneau
36 / 65
Ciment de
Haut-Fourneau
66 / 80
12
Tableau 1
(1)
Pourcentages en masse. Les valeurs se réfèrent au noyau du ciment, à l'exclusion des sulfates de calcium
et des additifs
(2)
Les constituants secondaires peuvent être du filler ou bien un ou plusieurs des constituants principaux,
sauf lorsque ceux-ci sont incorporés en tant que constituants principaux du ciment.
(3)
La composition et tout changement de composition doivent être signalés préalablement à l'Organisme
de Certification
13
Tableau 2
EXIGENCES MECANIQUES ET PHYSIQUES
Résistance à la compression (N/mm2)
Temps de
début
Expansion
de prise
Résistance au jeune âge
32,5
-
2 jours
7 jours
-
>= 16
32,5 R
-
-
-
-
-
-
>= 42.5
-
>= 60
<= 62.5
<= 10
-
-
-
-
>= 30
<= 52.5
-
>= 20
-
52,5 R
-
-
-
(mm)
-
>= 20
52,5
>= 32.5
(min.)
-
>= 10
42,5 R
28 jours
>= 10
42,5
Résistance normale
>= 52.5
-
>= 45
-
14
Tableau 3
EXIGENCES CHIMIQUES
1
Propriétés
2
Essai de référence
3
Type de ciment
4
Classe de résistance
5
Exigence 1)
Perte au feu
Résidu insoluble
EN - 196 - 2
EN - 196 - 2
CEM I et III
CEM I et III
toutes classes
toutes classes
32.5
32.5R
42.5
<= 5.0 %
<= 5.0 %
<= 3.5 %
CEM I et II
Sulfate (SO3)
EN - 196 - 2
42.5 R
52.5
52.5 R
<= 4.0 %
Chlorures
EN - 196 - 21
CEM III
toutes classes
tous types 2)
toutes classes
<= 0.10 %
1) Les exigences sont données en pourcentages en masse
2) Le ciment de haut-fourneau CEM III peut contenir plus de 0.10 % de chlorures mais,
dans ce cas, la teneur réelle en chlorures doit être déclarée.
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