Les cendres volantes sont une poudre fine qui est un sous-produit de la combustion du charbon pulvérisé dans les centrales électriques. La cendre volante est une pouzzolane, une substance contenant un matériau alumineux et siliceux qui forme du ciment en présence d’eau. Lorsqu’elles sont mélangées avec de la chaux et de l’eau, les cendres volantes forment un composé similaire au ciment Portland. Cela rend les cendres volantes appropriées comme matériau de base dans le ciment mélangé, les carreaux de mosaïque et les blocs creux, entre autres matériaux de construction. Lorsqu’elles sont utilisées dans des mélanges de béton, les cendres volantes améliorent la résistance et la ségrégation du béton et facilitent la pompe.
Applications pour les cendres volantes
Les cendres volantes peuvent être utilisées comme matériau principal dans de nombreux produits à base de ciment, tels que le béton coulé, les blocs de béton et la brique. L’une des utilisations les plus courantes des cendres volantes est la chaussée en béton de ciment Portland ou la chaussée en PCC. Les projets de construction de routes utilisant le PCC peuvent utiliser beaucoup de béton, et la substitution des cendres volantes présente des avantages économiques importants. Les cendres volantes ont également été utilisées comme remblai et remblai de mines, et elles ont de plus en plus été acceptées par la Federal Highway Administration.
Le taux de substitution — de cendres volantes pour le ciment Portland — généralement spécifié est de 1 à 1 1/2 livres de cendres volantes pour 1 livre de ciment. En conséquence, la quantité d’agrégats fins dans le mélange de béton doit être réduite pour accueillir le volume supplémentaire de cendres volantes.
Les différents types
Il existe deux types courants de cendres volantes: la Classe F et la Classe C. Les cendres volantes de la classe F contiennent des particules recouvertes d’une sorte de verre fondu. Cela réduit considérablement le risque d’expansion due à l’attaque de sulfate, qui peut survenir dans les sols fertilisés ou à proximité des zones côtières. La classe F est généralement pauvre en calcium et a une teneur en carbone inférieure à 5%, mais parfois jusqu’à 10%.
Les cendres volantes de classe C résistent également à l’expansion due aux attaques chimiques. Il a un pourcentage plus élevé d’oxyde de calcium que la classe F et est plus couramment utilisé pour le béton structurel. Les cendres volantes de classe C sont généralement composées de cendres volantes riches en calcium avec une teneur en carbone inférieure à 2%.
Actuellement, plus de 50% du béton placé aux États-Unis contient des cendres volantes. Les taux de dosage varient en fonction du type de cendres volantes et de son niveau de réactivité. En règle générale, les cendres volantes de classe F sont utilisées à des doses de 15 à 25% en masse de matériau cimentaire, tandis que les cendres volantes de classe C sont utilisées à des doses de 15 à 40%.
Avantages
Les cendres volantes peuvent être un substitut rentable du ciment Portland sur de nombreux marchés. Les cendres volantes sont également reconnues comme un matériau respectueux de l’environnement car elles sont un sous-produit et ont une faible énergie incorporée, la mesure de la quantité d’énergie consommée lors de la production et de l’expédition d’un matériau de construction. En revanche, le ciment Portland a une énergie incarnée très élevée car sa production nécessite beaucoup de chaleur. Les cendres volantes nécessitent moins d’eau que le ciment Portland et sont plus faciles à utiliser par temps froid. Les autres avantages comprennent:
- Produit divers temps de prise
- Résistance au froid
- Gains de résistance élevés, selon l’utilisation
- Peut être utilisé comme adjuvant
- Considéré comme un matériau non rétractable
- Produit un béton dense avec une surface lisse et des détails nets
- Grande ouvrabilité
- Réduit les problèmes de fissures, la perméabilité et les saignements
- Réduit la chaleur d’hydratation
- Permet un rapport eau-ciment plus faible pour des affaissements similaires par rapport aux mélanges sans cendres volantes
- Réduit les émissions de CO2
Inconvénients
Petits constructeurs et logements les entrepreneurs peuvent ne pas être familiers avec les produits de cendres volantes, qui peuvent avoir des propriétés différentes selon l’endroit et la façon dont ils ont été obtenus. De plus, les applications de cendres volantes peuvent rencontrer une résistance de la part des constructeurs traditionnels en raison de leur tendance à s’efflorescer ainsi que des préoccupations concernant les performances de gel / dégel. D’autres préoccupations concernant l’utilisation de cendres volantes dans le béton comprennent:
- Gain de résistance plus lent
- Limitation saisonnière
- Besoin accru d’adjuvants d’entraînement de l’air
- Augmentation du tartre de sel produit par des proportions plus élevées de cendres volantes