Wiki Conception d'agrégats de bâtiments

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Contenu

1 Introduction
- 1.1 Terrestre
- 1.2 Marine
- 1.3 Produits recyclés et sous-produits
- 1.4 Spécialiste
- 1.5 Importé
2 Utilisations
- 2.1 Béton
- 2.2 Asphalte et pierre de route
- 2.3 Ballast ferroviaire
- 2.4 Utilisations non agrégées de matériaux de sable, de gravier et de roches concassées
  - 2.4.1 Ciment
  - 2.4.2 Agriculture
  - 2.4.3 Verre
  - 2.4.4 Utilisations industrielles et autres
3 Agrégats spécialisés
- 3.1 Agrégats légers
- 3.2 Agrégats à haute densité
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Introduction

Agrégat est le terme donné au matériau fréquemment utilisé dans la construction comme moyen de stabilisation et de renforcement. Les granulats sont largement utilisés dans les applications de drainage et comme matériau de base sous les fondations et les routes. Au cours des 10 années se terminant en 2010, 2.5 milliards de tonnes d’agrégats ont été consommés par le Royaume-Uni. Ces agrégats provenaient de diverses sources:

Terrestres

La plus grande source provient de l’extraction de sable et de gravier, ou de roches propices au broyage (principalement du calcaire, du grès et de la roche ignée, mais aussi de certaines occurrences inhabituellement dures de craie, de pierre de fer, d’ardoise, etc.).

Marine

Le sable et le gravier sont dragués du fond marin et constituent une source d’importance régionale.

Produits recyclés et sous-produits

Une grande variété de déchets de construction et de sous-produits industriels contribuent grandement à l’approvisionnement. Ceux-ci comprennent les déchets de construction, de démolition et d’excavation, les scories et les cendres, ainsi que les déchets minéraux;

Spécialiste

De petites quantités de certains agrégats légers et à haute densité sont fabriquées à des fins spécialisées.

Importé

Le solde de l’offre se compose de matériaux importés (principalement sous forme de roches concassées ou de produits à valeur ajoutée) principalement d’ailleurs au Royaume-Uni et en Norvège.

L’industrie prend son impact environnemental très au sérieux et, par conséquent, l’industrie britannique est devenue un leader mondial en termes de qualité de ses travaux de restauration des terres. Plus de 700 Sites d’intérêt scientifique Particulier ont leurs origines dans l’exploitation minière. En 2009, l’industrie a planté 313 000 arbres et 14,4 km de haies. En 2009, il y avait 283 groupes de liaison dans les carrières de granulats.

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Utilise

En tant que matière première de base, les agrégats peuvent être utilisés à de nombreuses fins, bien que certaines tâches puissent nécessiter un type spécifique d’agrégat. Une grande partie des granulats est utilisée pour fabriquer le béton, ainsi que le ciment utilisé dans le béton.

Les agrégats sont utilisés dans la construction pour assurer le drainage, combler les vides, protéger les tuyaux et fournir des surfaces dures.

Les agrégats ne sont pas seulement utilisés pour la construction. Une vaste gamme d’autres produits, dont beaucoup sont considérés comme acquis, sont fabriqués à partir de matériaux issus de l’extraction en carrière. Ceux-ci incluent: papier, verre, cosmétiques et dentifrice pour n’en nommer que quelques-uns. Les agrégats sont également utilisés dans l’agriculture, la fabrication de produits alimentaires et la purification de l’eau et des eaux usées. L’eau percolera à travers une tranchée remplie d’agrégats plus rapidement qu’elle ne le fera à travers le sol environnant, permettant ainsi à une zone d’être drainée des eaux de surface. Ceci est fréquemment utilisé le long des routes afin de disperser l’eau collectée par le revêtement en asphalte.

Les vides créés autour des fondations des bâtiments pendant la construction sont remplis d’agrégats car ils sont plus faciles à compacter que le sol d’origine qui a été enlevé, ce qui donne une finition plus solide qui soutiendra la structure. Les agrégats ne sont généralement pas autant affectés par les conditions météorologiques que les sols, en particulier les sols argileux, et ne souffriront pas de fissures de retrait pendant les périodes de sécheresse.

Les tuyaux posés pour acheminer l’eau traitée, ou comme conduits pour câbles, doivent être protégés des objets tranchants dans le sol et sont donc posés sur et entourés de granulats fins avant le remblayage des tranchées.

Les routes non pavées et les aires de stationnement sont recouvertes d’une couche superficielle d’agrégats pour fournir une surface plus solide aux véhicules, des vélos aux camions. Cela empêche les véhicules de s’enfoncer dans le sol, en particulier par temps humide.

Béton

Le béton est un mélange d’agrégats, de ciment et d’eau. Les agrégats contenus dans ce mélange ont pour but de fournir une structure squelettique rigide et de réduire l’espace occupé par la pâte de ciment. Les granulats grossiers (granulométrie de 20 mm à 4 mm) et les granulats fins (granulométrie inférieure à 4 mm) sont nécessaires, mais les proportions de granulats grossiers de différentes tailles varieront en fonction du mélange particulier requis pour chaque utilisation finale individuelle.

Plus la taille de l’agrégat est petite, plus sa surface est grande et plus il faudra de ciment pour le lier tous ensemble, ce qui entraîne un coût plus élevé. Cependant, de manière générale, plus la quantité de ciment utilisée est importante, plus le béton sera résistant. Par conséquent, un équilibre doit être établi entre les exigences de résistance de l’utilisation finale et le prix à payer.

Asphalte et caillebotis

Cette catégorie comprend non seulement les routes, mais aussi les trottoirs, les pistes d’aéroport, les terrains de jeux scolaires, les parkings, la plupart des sentiers pédestres ou des pistes cyclables et d’autres structures similaires. Bien que chaque type de structure nécessite une certaine variation du matériau, il est utile d’examiner la structure de base des routes car elles représentent la majeure partie de l’utilisation globale dans cette catégorie.

La plate-forme représente le sol naturel, qui sera compacté avant le début de la construction de la route. La couche de recouvrement est une couche facultative, utilisée lorsque les sols locaux nécessitent une résistance supplémentaire et qu’elle n’est pas revêtue de bitume. La sous-base est la principale couche de roadstone non revêtue et son rôle est de donner de la force et d’agir comme une plate-forme solide pour les couches ci-dessus.

Le cours de liant (auparavant deux couches connues sous le nom de cours de base et de base de route) et le cours de surface (précédemment connu sous le nom de cours d’usure) sont communément appelés « asphalte » ou « tarmacadam ». Ils sont constitués d’agrégats grossiers, avec des tailles de particules généralement comprises entre 2 mm et 28 mm, et d’agrégats fins, avec des tailles de particules inférieures à 2 mm, mélangés à un liant bitumineux et parfois à une charge supplémentaire si nécessaire. Les tailles exactes requises pour les agrégats grossiers dépendront de l’utilisation particulière et de la recette d’asphalte spécifiée.

Ballast ferroviaire

Un train à pleine charge pèse une quantité considérable (> 2 000 tonnes), à cela s’ajoute le poids de la voie elle-même et des traverses sur lesquelles elle repose. Un agrégat très résistant est nécessaire pour supporter ce poids et répartir la charge d’un train qui passe pour éviter de graves dommages au sol ou à d’autres structures en dessous. De même, la voie ferrée et les traverses doivent être fermement maintenues en place et ne pas bouger lorsqu’un train les longe.

Le ballast ferroviaire se compose généralement d’une roche ignée dure, telle que le granit, avec de grandes pièces angulaires (de 40 à 50 mm) qui se verrouillent ensemble. En raison de la façon dont la roche ignée est formée, elle est très résistante à la pression et ne se brise pas facilement.

Utilisations non agrégées de matériaux de sable, de gravier et de roches concassées

Ciment

Le ciment est une substance fabriquée à partir de calcaire et de schiste, avec d’autres additifs mineurs, à des températures supérieures à 1 200 ºC. Il a des propriétés uniques – sous forme de poudre, il est lâche et friable, mais mélangé à de l’eau, il s’hydrate en une pâte, puis en séchant, il durcit et lie toutes les particules environnantes ensemble.

Agriculture

La chaux est absorbée par les plantes (soit les cultures, soit l’herbe) et les arbres, mais est également naturellement perdue des sols par lessivage par l’eau de pluie et l’utilisation d’engrais. Cela peut entraîner une augmentation de l’acidité, une perte de fertilité du sol et parfois un effet néfaste sur la structure du sol.

Pour rétablir l’équilibre, la « chaux agricole » est appliquée sur les champs afin de maintenir les conditions de croissance nécessaires aux cultures ou aux prairies. La chaux peut être simplement du calcaire broyé ou de la dolomie (qui contient également du magnésium) ou du calcaire brûlé (ou de la dolomie brûlée) où la roche est chauffée dans un four.

Verre

Le verre est fabriqué à partir de sable de silice fondu à haute température, en présence de sodium sous forme de flux. Le verre fondu, à environ 1 000 ºC, est versé en continu à partir d’un four sur un bain peu profond d’étain fondu, où il s’étale uniformément. Il est ensuite refroidi rapidement avant que la cristallisation puisse se produire.

Utilisations industrielles et autres

Le calcaire est utilisé comme flux dans l’extraction du fer à partir du minerai de fer. Le fer est extrait du minerai par chauffage dans un four. Le calcaire est ajouté de sorte que le silicium dans le minerai forme un silicate de calcium (avec le carbonate de calcium qui est du calcaire) sinon il formerait un silicate de fer et réduirait ainsi la quantité de fer métallique produite. Le silicate de calcium, avec d’autres impuretés, forme le « laitier » et cette substance peut être utilisée comme agrégat secondaire léger.

Le sable, généralement du sable de silice, est utilisé pour fabriquer des moules dans une fonderie. Ce sont les récipients creux dans lesquels le métal en fusion est versé pour produire une coulée d’une forme particulière. Le type exact de sable utilisé dépend du métal ou de l’alliage particulier qui doit être coulé, mais il contient généralement de l’argile et / ou un autre matériau pour le lier ensemble.

La combustion du charbon dans les centrales électriques produit du dioxyde de soufre, l’un des principaux gaz responsables des pluies acides. Plutôt que de simplement émettre ce gaz avec leurs autres gaz de combustion, la plupart des centrales à charbon utilisent aujourd’hui du calcaire dans un processus appelé « désulfuration des gaz de combustion ».

Le calcaire est finement broyé et mélangé à de l’eau pour former une suspension. Il est ensuite pulvérisé dans la tour absorbante de la centrale où un processus chimique convertit le calcaire et le soufre en gypse. Ce gypse » artificiel » est ensuite récupéré et vendu pour la fabrication de plaques de plâtre.

Le calcaire, ou carbonate de calcium, a également de nombreuses autres utilisations. Broyé en une poudre fine, il est utilisé comme agent de blanchiment ou de remplissage dans le papier, les adhésifs, la peinture, les plastiques, le PVC, le dentifrice, les comprimés médicaux et les produits de nettoyage. Il est également utilisé pour fournir du calcium supplémentaire dans les suppléments de vitamines et de minéraux, la farine et l’alimentation animale.

Agrégats spécialisés

Les agrégats spécialisés sont nécessaires pour une utilisation dans certaines applications exigeantes, notamment lorsque des éléments légers sont nécessaires dans les constructions ou lorsque des matériaux lourds et à haute densité sont nécessaires.

Agrégats légers

Des agrégats légers (LWA) sont nécessaires dans les situations où le béton est requis et impose de faibles charges aux éléments structurels des constructions. Les agrégats doivent donc avoir une densité et un poids faibles, obtenus en utilisant des matériaux poreux, mais une résistance adéquate.

Une variété de matériaux peut être granulée (transformée en granulés) et chauffée, ce qui les fait durcir et se dilater. Il s’agit notamment de l’argile, du schiste et de l’ardoise, des boues (provenant par exemple de travaux d’assainissement), des sédiments à grains fins dragués de la mer ou des rivières et des cendres de combustible pulvérisées.

D’autres matériaux pouvant être utilisés sont des matériaux volcaniques naturels remplis de cavités gazeuses, notamment de la pierre ponce et des scories (« cendres naturelles »). Les matériaux volcaniques ne se trouvent pas au Royaume-Uni mais peuvent être importés, en particulier d’Italie.

Agrégats à haute densité

Des agrégats à haute densité sont nécessaires pour la fabrication de béton capable, par exemple, d’atténuer les rayonnements et donc de protéger les installations nucléaires et les installations médicales telles que les salles de traitement de radiothérapie.

Les granulats sont un composant le plus critique et le plus important du béton à haute densité et sont principalement des minéraux broyés contenant des éléments relativement lourds, en combinaison avec divers additifs, mais peuvent également inclure des débris d’acier ou certaines céramiques.

Les minéraux pertinents comprennent l’hématite et la magnétite broyées (les deux oxydes de fer), la limonite (hydroxyde de fer) l’ilménite (oxyde de fer et de titane) et la baryte (barytes – sulfate de baryum). D’autres additifs peuvent inclure la serpentinite (silicate de calcium et de magnésium hydraté) et le borax (borate de sodium).

Cet article a été rédigé par l’Organisation de recherche sur l’industrie minérale.

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