Historique de la normalisation européenne des  ciments

Les normesd’essais ont été  adoptées en 1987 et 1989. Dès 1990, les performances de tous les ciments ont  donc  été  évaluées de la même façon dans tous les pays membres du CEN ce qui a constitué un pas décisif pour la simplification des échanges transfrontaliers.

L’adoption, en 1989,  de la Directive Produits de Construction (DPC) et a entraîné  le rejet d’un projet de  norme de spécifications qui ne s’appliquait pas à tous les ciments  traditionnels  et éprouvés.

Le CEN/TC 51 a ensuite  repris ses travaux et inclut tous  les  ciments  dans  le  texte  qui  a  été  adopté comme prénorme ENV 197-1,  en 1992.  De nombreux pays ont alors révisé leurs normes  nationales pour  reprendre très  largement, voire  totalement, les dispositions de cette  prénorme.

En particulier  la  France, qui adopta en  1994 la norme  NF P 15-301 relative aux ciments courants qui reprenait le texte de la prénorme européenne en maintenant certains aspects de la version de 1981. La même démarche, effectuée  simultané- ment  dans  les  différents  pays  de  l’UE, a  permis d’accomplir l’essentiel du chemin vers une norme européenne. Le dernier pas a été franchi avec l’adoption le 21 mai 2000  du projet de norme EN 197-1 à l’unanimité des pays membres du CEN.

La norme EN 197-1 est la  première norme européenne harmonisée adoptée dans le cadre défini par la DPC (devenue maintenant le RPC règlement produit de construction).

Depuis le 1er avril 2002, dans tous les états membres, les ciments courants mis sur le marché sont conformes à la norme EN 197-1 et portent le marquage CE sur les sacs ou sur les documents d’accompagnement pour le vrac.

La norme européenne EN 197-1 est publiée par AFNOR sous la référence NF EN 197-1 « Ciment – partie 1 : Composition, spécifications  et critères de conformité des ciments courants  ».

Les ciments courants sont subdivisés en cinq types selon leur composition :

  • CEM  I Ciment Portland
  • CEM  II Ciment Portland composé 
  • CEM  III Ciment de haut fourneau 
  • CEM  IV Ciment pouzzolanique 
  • CEM V Ciment pouzzolanique au laitier
  • CEM VI Ciment composé

Les ciments  de la norme NF EN 197-1 (ciments courants)

La norme NF EN 197-1 concerne les ciments courants. D’autres normes existent  concernant soit des propriétés particulières  (prise  mer,  résistance  aux eaux  sulfatées…)  soit des  ciments  ayant  des  normes  spécifiques : ciment d’aluminate de calcium,  ciment prompt naturel.  La norme  NF EN 197-1  est subdivisée en trois rubriques :

  • la première partie est descriptive, elle définit les constituants du ciment  et délimite les différents types de ciments courants ; 16
  • la deuxième partie fixe les classes de résistance, les spécifications mécaniques et physico-chimiques ;
  • la troisième partie est consacrée aux critères de conformité, aux fréquences d’essais  et aux valeurs limites.

Définition d’un 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 est obtenu à partir d’un ou plusieurs constituant(s).

Les constituants du ciment

Les constituants du ciment  présentent une ou plu- sieurs des propriétés suivantes :

– des  propriétés  hydrauliques, c’est-à-dire   qu’ils forment par réaction avec l’eau des composés hydratés  stables  très peu solubles dans l’eau ;

– des propriétés pouzzolaniques, c’est-à-dire  qu’ils ont la faculté de former à température ordinaire, en présence d’eau, par combinaison avec la chaux, des composés hydratés,  stables ;

– des propriétés physiques qui améliorent certaines qualités du ciment (accroissement de la maniabilité et de la compacité, diminution  du ressuage, etc.).

Clinker Portland (K)

Le clinker Portland est obtenu  par cuisson d’un mélange de calcaire et d’argile fixé avec précision et contenant des proportions visées de CaO, SiO2, Al2O3  et F2O3. Le clinker entre dans la composition de tous les ciments  courants.

Laitier granulé de haut fourneau  (S)

Le laitier granulé  de haut  fourneau  est obtenu  par refroidissement rapide  de  la scorie fondue  prove- nant de la fusion du minerai de fer dans un haut fourneau.  Il doit  présenter des  propriétés hydrauliques latentes (c’est-à-dire  qui se manifestent lors- qu’il a subi une activation convenable)  pour convenir à son emploi  comme  constituant du ciment.

Pouzzolanes naturelles  (P) ou naturelles  calcinées (Q)

Les pouzzolanes naturelles sont des produits essentiellement composés de  silice, d’alumine  et d’oxyde  de fer, présentant soit naturellement (lorsqu’elles sont d’origine volcanique) soit après activation thermique, des propriétés pouzzolaniques.

Cendres  volantes  siliceuses (V) ou calciques (W)

Les cendres  volantes  sont des particules pulvérulentes  obtenues par dépoussiérage électrostatique ou  mécanique des  gaz  de  chaudières alimentées au charbon pulvérisé.

Schistes calcinés (T)

Les  schistes   acquièrent  des   propriétés  hydrauliques et pouzzalaniques lorsqu’ils sont activés thermiquement. C’est en particulier le cas des schistes  houillers brûlés dans les chaudières.

Calcaires (L, LL)

Les calcaires sont des produits obtenus par broyage fin de roches naturelles  présentant une  teneur  en carbonate de calcium – CaCO3 – supérieure à 75 % en masse.

Fumées de silice (D)

Les fumées de silice sont des particules très fines (environ 1 µm) présentant une très forte teneur  en silice amorphe. Elles proviennent de  la réduction de  quartz  de  grande  pureté  par du  charbon  dans des  fours à arc électrique utilisés pour  la production de silicium et d’alliages de ferrosilicium. La teneur en silicium élémentaire ne doit pas être supérieure à 0,4% en masse

Sulfate de calcium

Le sulfate de calcium, généralement du gypse,  doit être  ajouté  en  faible  quantité aux  autres  constituants du ciment au cours de sa fabrication, en vue de réguler la prise.

Constituants  secondaires

Les constituants secondaires sont des matériaux minéraux naturels ou des matériaux  minéraux dérivés du processus de  fabrication du clinker ou des constituants décrits dans les paragraphes ci-dessus (sauf s’ils sont déjà inclus en tant que  constituants principaux  du ciment). Ils ne peuvent excéder 5 % du poids total du ciment.

Additifs

Les additifs  sont  des  constituants qui  ne  figurent pas dans ceux énumérés ci-dessus  et qui sont ajoutés  pour  améliorer  la fabrication ou les propriétés du  ciment.  La quantité totale  des  additifs  (à l’exception  des pigments éventuellement ajoutés) doit être inférieure ou égale  à 1 % en masse  de ciment. La proportion des  additifs organiques, sous forme d’extrait  sec, doit être  inférieure ou égale  à 0,2 % en masse  de ciment.

Les différents types de ciments 

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Les cinq types de ciments courants

Le ciment Portland : CEM  I

Il contient au moins 95 % de clinker et au plus 5 % de constituants secondaires.

Le ciment Portland composé : CEM II/A ou B

Il contient au moins 65 % de clinker et au plus 35 % d’autres constituants : laitier de haut fourneau, fumée de silice (limitée à 10 %), pouzzolane natu- relle, cendres volantes, calcaires, constituants secondaires. Il est à noter que les ciments  Portland et Portland composé englobent les ciments  gris et les ciments  blancs.

Le ciment Portland composé : CEM II/C

Il contient entre 50 % et 64 % de clinker et entre 16% et 44% et entre 6% et 20% (de laitier de haut fourneau, pouzzolanne naturelle,cendres volantes siliceuses, calcaire).

Le ciment de haut fourneau : CEM III/A ou B…

Il contient  entre  36 et 80 % de laitier et 20 à 64 % de clinker.

…et CEM III/C (anciennement ciment  de laitier au clinker). Il contient  au moins 81 % de laitier et 5 à 19 % de clinker.

Le ciment pouzzolanique au laitier : CEM  V/A  ou  B (anciennement ciment au laitier et aux cendres)

Il contient de 20 à 64 % de clinker, de 18 à 50 % de cendres volantes et de 18 à 50 % de laitier.

Et enfin le ciment composé CEM VI Il qui contient  de 35 à 49 % de clinker, de 31 à 59 % de laitier de haut fourneau  et de 6 à 20 % de pouzzolanes naturelles ou de cendres volantes siliceuses ou de calcaire.

Les ciments  courants peuvent comporter au plus 5 % de constituants secondaires.

Les classes de résistance des  ciments

Définition des classes de  résistance

Les ciments sont répartis en trois classes de résistance, 32,5 - 42,5 - 52,5, définies par la valeur minimale de la résistance normale du  ciment à 28 jours en MPa.

La résistance normale d’un ciment est la résistance mécanique à la compression mesurée à 28 jours conformément à la norme  NF EN 196-1  et exprimée en MPa (1 MPa = 1 N/mm2  = 10 bars). Pour les ciments  de classes 32,5  et 42,5, il est fixé une valeur maximale de la résistance normale à 28 jours, comme  indiqué  dans le tableau.

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À chaque classe de résistance courante correspondent trois classes de résistance à court terme : une classe de résistance à court terme ordinaire, notée N, une classe de résistance à court terme élevée, notée R, et une classe de faible résistance à court terme, notée L . La classe L est uniquement applicable aux ciments CEM III qui sont alors des ciments de haut fourneau à faible résistance à court terme

Valeurs limites applicables suivant les  classes de  résistance

La conformité d’un lot  de ciment est appréciée pour ce qui concerne la résistance à la compression en fonction des valeurs du tableau suivant qui sont des limites absolues applicables à chaque résultat d’essai.

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Les autres caractéristiques

La norme NF EN 197-1 retient également des  critères de conformité autres que les résistances : temps de début de prise, stabilité, teneurs en sulfates ou en chlorures.

Exigences chimiques

Les exigences chimiques définies en termes de valeurs caractéristiques sont également explicitées dans le tableau ci-après.

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Les autres ciments

D’autres ciments font l’objet de normes  spécifiques.

Le ciment prompt naturel (CNP) NF P 15-314

Le ciment  prompt naturel,  à prise et durcissement rapides,  résulte de la cuisson à température modérée, d’un calcaire argileux  de  composition régulière, extrait de bancs homogènes, suivie d’un broyage  très fin.

Le ciment prompt naturel est caractérisé par la présence de silicates de calcium, essentiellement sous forme de silicate bicalcique actif, d’aluminate de calcium riche en alumine et de sulfoaluminate de calcium qui est une spécificité du produit.

Le ciment d’aluminates de calcium (CAC) NF EN 14647 

Le ciment alumineux  fondu (ou ciments  d’aluminates de calcium) est un liant hydraulique  qui résulte de la mouture, après cuisson jusqu’à la fusion, d’un mélange  composé principalement d’alumine, de chaux, d’oxydes de fer et de silice, dans  des  pro- portions  telles que le ciment  obtenu  renferme  une masse  d’alumine n’excédant pas 58 % en masse du ciment produit fini.

Le ciment à maçonner  (MC)  NF EN 413-1

Le ciment à maçonner est un liant hydraulique à base de clinker Portland adapté à la réalisation d’enduits intérieurs ou extérieurs ainsi que de mortiers de maçonnerie.

Les ciments  courants à caractéristiques complémentaires normalisées

Pour certains types d’ouvrages, des propriétés complémentaires des  ciments  peuvent être  requises ; elles font l’objet de normes  spécifiques.

Ciments pour travaux à la mer (PM) NF P 15-317

Les ciments n’ont pas tous la même résistance  face aux agressions chimiques  liées à l’environnement marin ; l’emploi de ciments  présentant des caractéristiques  adaptées de  résistance à ces agressions est donc nécessaire. Ces ciments  présentent des teneurs  limitées en aluminate  tricalcique (C3A) qui leur  permettent de conférer au béton une résistance accrue à l’agression des ions sulfate en présence d’ions chlorure, au cours de la prise et ultérieurement.

Les ciments  pour travaux à la mer sont :

– des CEM I et des CEM  II qui possèdent des caractéristiques physiques et  chimiques  complémentaires ;

– des CEM III/A, B ou C et CEM V qui sont naturellement  qualifiés pour cet usage ;

– des ciments prompts naturels (CNP) définis par la norme  NF P 15-314 et  des  ciments  d’aluminates de calcium (CAC) définis par  la norme  NF EN 14647, ayant  présenté un bon  comportement, soit  lors d’essais  de longue  durée,  soit en ouvrages dans le milieu considéré. Ces ciments  comportent la mention  PM sur l’emballage et le bon de livraison

Les ciments  pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates (ES) NF P 15-319

Les eaux séléniteuses constituent un milieu particulièrement agressif, qui nécessite l’emploi de ciments spécifiques. Ces ciments pour travaux en eaux à haute teneur en sulfates présentent des teneurs limitées en aluminate tricalcique (C3A) qui leur permettent de  conférer au béton une  résistance accrue à l’agression des ions sulfate au cours de la prise et ultérieurement.

Ces ciments sont :

– des  CEM II/A et CEM II/B des CEM III/A, et  des CEM V/A et B naturelle- ment  qualifiés pour cet usage ;conformément à la norme NF EN 197-1

– des ciments d’aluminates de calcium (CAC), définis par la norme NF EN 14647, ayant présenté un bon com- portement, soit  lors  d’essais  de  longue  durée, soit en ouvrages dans le milieu considéré.

Ces ciments comportent la mention ES sur l’emballage et le bon de livraison.

Les ciments à teneur en sulfures limitée (CP) NF P 15-318

Ces ciments sont des CEM I, CEM II, CEM III/A et B, CEM IV/A et B et CEM V/A et B dont la teneur en sulfures est inférieure à une valeur donnée. La norme prévoit deux classes notées CP1 et CP2.

Ils sont destinés aux ouvrages en béton précontraint. Ils comportent la mention  CP sur l’emballage  et le bon de livraison.

Désignation et marquage

Les  ciment courants  doivent être identifiés  au moins par les lettres CEM suivi du type (chiffre romain) et par un nombre  indiquant la classe de résistance  (par ex. 32,5).  Les lettres L N ou R qualifient la résistance à court terme. Les caractéristiques complémentaires éventuelles  sont rappelées par les notations PM/ES/CP. 

Certification des ciments

Depuis le 1er avril 2002, les ciments courants doivent être marqués CE. Ce marquage atteste de leur conformité à la norme harmonisée EN 197-1  et permet à ces ciments de circuler librement au sein de l’espace  économique européen.

La marque  NF volontaire,  complémentaire du marquage CE, atteste que  le ciment  qui  la porte  est conforme au niveau de qualité requis par le marché français en fonction des conditions  climatiques et environnementales  ainsi  que  des  techniques  de mise en œuvre. Elle implique  que  le niveau  de contrôle  des ciments  est bien celui qui a fait la notoriété et le succès de la marque  NF-Liants hydrauliques.

Il a été décidé  de maintenir la marque « NF-Liants hydrauliques » donnée par AFNOR Certification, en complément du marquage CE pour attester la conformité des ciments  courants  aux exigences  de  la norme  NF P 15-301 de  1994  qui  n’ont pas été reprises  dans l’EN 197-1,  en particulier :

  • un critère de régularité de composition à ± 5 % par rapport à une valeur déclarée  pour chaque constituant ;
  • des temps de début de prise plus longs pour les ciments des classes 32,5L,32,5 N, 32,5 R, 52,5 L, 52,5 N et 52,5 R ;
  • des résistances à court terme plus élevées pour les ciments des classes 32,5 N, 32,5 R et 42,5 N.

Le contrôle des cimenteries correspondant à la délivrance de cette marque est assuré par le Laboratoire  d’Essais des  Matériaux de la Ville de Paris (LEM-VP).



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    Ce chapitre concerne essentiellement la fabrication et l’utilisation du ciment Portland. Il existe d’autres ciments élaborés suivant d’autres procédés, pour lesquels on trouvera des informations complémentaires au paragraphe 1.2.
  • 10/04/2018

    Ciments : causticité, allergènes et chrome VI

    Les ciments, couramment utilisés dans les secteurs du bâtiment, des travaux publics et de la préfabrication d’éléments en béton, sont composés de clinker de Portland et généralement de plusieurs autres constituants principaux (laitiers granulés de haut-fourneau, cendres volantes issues de la combustion du charbon et carbonate de calcium principalement), ainsi que de sulfate de calcium en faible quantité (gypse, anhydrite).