Plein Sud

S’il est un matériau utile, c’est bien le ciment ! C’est justement dans le cadre de leur option « Ressources et matériaux utiles », que vingt et un étudiants de L3 Sciences de la Terre sont allés à la découverte de la plus grande cimenterie de France.

La craie, l’une des matières premières du ciment est l’une des formations géologiques les plus étendues du bassin parisien. Elle affleure dans la région  Champagne-Ardenne sur près de 9 700 km² (depuis Rethel jusqu’à Troyes en passant par Reims, Epernay, Châlons-en- Champagne et Nogent-sur-Seine). En dehors de son exploitation par la cimenterie, elle constitue aussi un enjeu économique et environnemental important car cette formation géologique très épaisse abrite une nappe d’eau très importante. La craie s’est déposée au cours du Crétacé, entre 145,5 et 65,5 millions d’années, par sédimentation en milieu marin. Le taux de sédimentation moyen pouvait alors atteindre des vitesses extrêmes de 15 cm / 1 000 ans ! La craie est composée à plus de 90 % de calcite  (CaCO3) mais la fraction non carbonatée friable contient aussi du quartz, du feldspath, du mica, de la glauconite, de l’argile et des débris d’organismes (les Coccolithophoridés, algues microscopiques unicellulaires vivant dans le plancton). En langage sédimentologique, on qualifie la craie de biomicrite friable et poreuse.

De la matière première à l’emballage

La matière première utilisée pour la fabrication du ciment est un mélange de craie (85 %), d’argile (13 %) et de cendres humides. L’extraction de cette matière première en carrière est très importante soit 8 000 tonnes par jour. Les roches extraites sont envoyées au concasseur puis broyée finement jusqu’à obtenir une sorte de farine. Après son homogénéisation, la « farine » est cuite au four à une température dépassant 1 000 ° C. On obtient alors une roche artificielle : le  clinker. Le clinker est refroidit brutalement par le phénomène de trempe. Par la suite, il est broyé en ajoutant du gypse et du calcaire. Ces additifs vont faciliter le broyage et jouer un rôle de régulateur dans le temps de prise du ciment. Les propriétés du ciment seront différentes en fonction de la concentration des additifs. A chaque étape de la fabrication, des analyses en laboratoire de la matière produite permettent de mesurer différents paramètres physico-chimiques (composition chimique, résistance mécanique, etc.). Tous ces différents processus sont sous étroite surveillance. Une salle de contrôle centralisée assure le bon fonctionnement des installations et des équipements de l’usine. La production annuelle de ciment s’élève ainsi à 1 200 000 tonnes dont environ 20 % sont mis en sachet biodégradable, tandis que les 80 % restant partent en vrac. Lors de l’ensachage, une date de péremption apparaît : elle correspond à la réapparition d’une substance cancérigène, le chrome VI, qui a été neutralisé par l’ajout du sulfate de fer au cours de la fabrication.

Différents types de ciments et leurs utilisations :

Ciments CALCIA produit, chaque année, près de 70 millions de tonnes de ciment. Dans cette grande production réside une immense variété. Et c’est en l’occurrence grâce à cette gamme très riche de ciments que Ciments CALCIA est aujourd’hui reconnue comme  l’un des plus grands producteurs de ciment en France. Chaque ciment est spécifiquement conçu pour répondre à un besoin particulier du client. On peut tout d’abord en distinguer 2 types : les ciments usuels des ciments spécifiques. Dans les ciments usuels, on peut compter les ciments Portland (CEM I) et les ciments Portland composés (CEM II) de types A ou B (qui définit la quantité de constituants principaux autres que le clinker; A, B ou C). Ces deux ciments dits « usuels » sont principalement utilisés pour les bétons qu’ils soient armés ou non comme le béton routier. Dans la catégorie des ciments spécifiques, on peut dénombrer 4 sous catégories de ciments : Tout d’abord les ciments au laitier et aux cendres (CEM V), ensuite les ciments de hauts fourneaux A ou B (CEM III) que l’on différencie des CEM III/C. Ces 3 types de ciments sont utilisés quant à eux principalement pour les travaux en milieux agressifs, marins ou agricoles Et enfin il reste les ciments blancs qui reste un ciment Portland mais sans oxyde métallique ce que le rend fin et blanc comme son nom l’indique, tout en gardant les propriétés d’un ciment gris, il est utilisé entre autre pour la maçonnerie d’art et pour les bétons architectoniques. A cette gamme, on peut ajouter un ciment à maçonner dont l’appellation commerciale est BATICEM. Aujourd’hui, le ciment intervient également dans d’autres produits dérivés du calcaire comme la chaux. Ciments CALCIA élabore de la chaux pure (produit de la cuisson du calcaire siliceux) à celle composée de ciment (exemple : Calix,  Rénocal). Cette dernière intervient notamment dans la rénovation des monuments historiques ou d’enduits… Ainsi, Ciments CALCIA joue, de nos jours, un grand rôle dans l’univers de la construction et a pu participer, entre autres, à des constructions renommées comme : l’Europort de Vatry, le stade d’Amiens ou encore l’aéroport de Roissy.

UN PEU D’HISTOIRE
Le ciment aurait été inventé par les Égyptiens, avant d’être amélioré par les civilisations suivantes par l’ajout de chaux à de l’argile. Les Grecs d’Italie le renforcèrent avec des cendres d’origine volcanique appelées pouzzolanes et cet usage a été repris et généralisé par les Romains. En 1796, James Parker découvrit sur l’ÃŽle de Sheppey, en Grande Bretagne, le ciment prompt (ciment naturel à prise rapide) qu’il baptisa commercialement ciment romain. Ce ciment, qui servait à faire des moulages au gabarit, ou à fabriquer des pierres artificielles de ciment moulé fut fabriqué dans toute l’Europe. En 1817, le Français Louis Vicat découvrit le principe d’hydraulicité des chaux et publia ses travaux sans prendre de brevet. En 1824, le Britannique Joseph Aspdin déposa un brevet pour la fabrication d’une chaux hydraulique à prise rapide qu’il appela commercialement le ciment Portland, car la couleur de son produit ressemblait aux célèbres pierres des carrières de la péninsule de « Portland » situées en Manche. Mais il fallut attendre 1840, et la découverte des principes d’hydraulicité des ciments lents (dits aujourd’hui ciments Portland) toujours par Louis Vicat – une cuisson à la température de fusion pâteuse soit 1 450 ° C qui permit d’obtenir le clinker – pour que les ciments modernes soient réellement fabriqués et pour voir apparaître ensuite une architecture de béton coffré puis de béton armé. La première usine de ciment a été créée par Dupont et Demarle en 1846 à Boulogne-sur-Mer.
> Les étudiants du L3 Géosciences
« Option Ressources et Matériaux utiles » Promotion 2010-2011

Nous tenons à remercier M. Bernardi et M. Germaneau ainsi que l’ensemble des employés de la cimenterie de Couvrot (51) de l’entreprise Ciments CALCIA qui nous ont consacré du temps et ont répondu à toutes nos questions.