Depuis l’Antiquité, les égyptiens utilisaient un liant à base de gypse pour les constructions dont nous sommes encore témoins aujourd’hui. Les recherches des scientifiques ont permis d’avoir la poudre fine appelé ciment qui sert de liant aujourd’hui pour toutes les constructions. Il existe différents types et classifications allant des plus connus comme les Portland Cpa ou Cpj, aux spéciales comme les Clx, ce qui amène déjà à faire plus attention lors de leur utilisation. Tous ces produits sont sous contrôle de l’organisme de normalisation Afnor. Tous les ciments sont à base de clinker ou scorie, composé de silicate et d’aluminate de chaux obtenu après traitement dans des fours rotatifs. La dénomination Portland vient de la découverte de l’ingénieur anglais John Meaton en 1756 d’un liant artificiel à base de chaux et de pouzzolane. En effet, il a obtenu un mortier très dur comme une pierre de Portland.

Comment préparer le ciment ?

Le Cpa ou Ciment Portland Artificiel est pur tandis que le Cpj ne comporte que 65% de clinker. Ces deux types sont les plus utilisés pour faire du béton ou du mortier. Le ciment est appelé liant hydraulique parce que composé avec de l’eau, il durcit par réaction chimique, ce qui signifie que le séchage ne doit pas s’effectuer au soleil. En plein soleil, il faut recouvrir les ouvrages pour la prise et aussi éviter le gel sinon il y a fausse prise. Le temps de prise dure 7 jours pour les 40% à 60% et 28 jours jusqu’à 80%. Le mortier est l’amalgame de matériaux tels que le ciment, le sable et l’eau auquel on doit ajouter du gravier pour avoir le béton et le fer permet d’avoir ce qu’on appelle le béton précontraint et armé. Ce dernier permet d’avoir une résistance à la traction parce que le béton est fait pour supporter mais pas pour tracter ou fléchir.

Le sable ne doit pas contenir de matériaux organiques comme l’argile et il y a une granulométrie, une taille des grains à respecter suivant l’ouvrage à construire. Le plus simple test pour reconnaître que le sable ne contient pas d’éléments organiques, c’est de le serrer dans le poignet, le relâcher ensuite pour qu’il se disloque et ne laisse pas d’empreinte des doigts. Sinon, on peut mettre le sable dans un récipient qu’on remplit d’eau, et après 48 heures, les matières organiques remontent à la surface, en général la tolérance est de 8%.

Procédés de composition et de séchage basés sur les granulométrie et dosage

Le sable fin à une granulométrie de 0,05 mm à 0,5 mm est fait pour les enduits, mortier de recouvrement des murs, le sable moyen de 0,5 mm à 2 mm est fait pour l’assemblage des briques et parpaing ou de montage et le gros sable de 2 mm à 5 mm est fait pour le béton un peu poreux. Le mélange de ces trois dimensions procure un béton étanche. Le ciment en lui-même n’a pas de résistance, c’est le sable et le gravier qui lui en procure. Pour le gravier, celui des rivières est le meilleur parce que poli et assez rond, mais comme on ne peut pas en trouver beaucoup, on utilise la production des carrières et la granulométrie varie de 5 mm à 25 mm, utilisée suivant la pression demandée. Cette dimension peut atteindre 150 mm pour les grands ouvrages comme les barrages.

Le dernier élément primordial est l’eau, c’est elle qui produit la réaction chimique de durcissement. Elle doit être mesurée à bon escient car trop d’eau rend le béton poreux et une quantité insuffisante rend l’utilisation difficile et le résultat friable, quoi qu’il en soit, le vibrage est primordial. Elle doit être propre, potable et ne doit pas contenir de chlorure qui vont changer la réaction chimique de durcissement et le béton obtenu ne va pas avoir la résistance escomptée.

De tout ce qui précède, des formules sont nécessaires pour le dosage des mortiers et bétons, mais dans la pratique, elles sont simples. Pour le mortier d’assemblage, 1 volume de ciment se mélange à 3 ou 4 volumes de sable et pour plus d’économie, on peut diviser le volume de ciment et ajouter 50% de chaux. Tandis que pour le béton, il faut retenir les proportions 1-2-3, à 1 volume de ciment correspond 2 volumes de sable et 3 volumes de gravier pour obtenir un béton étanche ou 1-2-4 pour les ouvrages classiques et 1-2-2 pour les ouvrages assez minces.

Il faut toujours considérer la densité du béton à 2,4 tonnes par m³. En ce qui concerne l’eau, il faut utiliser 150 litres à 230 litres par m³. Pour obtenir 1 m³ de béton de fondation ou scellement ou dalle, il faut 300 Kg de ciment, 720 Kg de sable et 1 160 Kg de gravier. Pour les linteaux et poteaux, il faut 350 Kg de ciment, 680 Kg de sable et 1 175 Kg de gravier. Pour le mortier, il faut 400 Kg de ciment et 1 400 Kg de sable. Pour calculer le volume des chapes et fondations, ajouter 10% à 15% de marge. Il faut aussi savoir que 55 m² de mur en parpaing standard nécessite 1 m³ de mortier. Pour le gâchage durant lequel on mélange les matériaux, il faut 10 minutes en bétonnière, tandis qu’à la main, il faut procéder sur le principe des 3 tas.