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Les cendres volantes sont une poudre fine qui est un sous-produit de la combustion du charbon pulvérisé dans les centrales électriques. Les cendres volantes sont une pouzzolane, une substance contenant une matière alumineuse et siliceuse 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 choix 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 le pompage.
Applications pour les cendres volantes
Les cendres volantes peuvent être utilisées comme matériau de base 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 du PCC peuvent utiliser une grande quantité de béton, et le remplacement des cendres volantes offre des avantages économiques importants. Les cendres volantes ont également été utilisées comme remblai et remblai de mine, et elles sont de plus en plus acceptées par la Federal Highway Administration.
Le taux de substitution des cendres volantes au ciment Portland, généralement spécifié, est de 1 à 1 1/2 livre de cendres volantes pour 1 livre de ciment. Par conséquent, la quantité d'agrégats fins dans le mélange de béton doit être réduite pour s'adapter au 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 classe F contiennent des particules recouvertes d'une sorte de verre fondu. Cela réduit considérablement le risque d'expansion due à l'attaque des sulfates, qui peut se produire 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 pour cent mais parfois aussi élevée que 10 pour cent.
Les cendres volantes de classe C résistent également à l'expansion causée par les 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 à haute teneur en calcium avec une teneur en carbone inférieure à 2 %.
Actuellement, plus de 50 pour cent du béton mis en place aux États-Unis contient des cendres volantes. Les dosages 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 pour cent en masse de matériau cimentaire, tandis que les cendres volantes de classe C sont utilisées à des doses de 15 à 40 pour cent.
Avantages
Les cendres volantes peuvent être un substitut rentable au ciment Portland sur de nombreux marchés. Les cendres volantes sont également reconnues comme un matériau respectueux de l'environnement car il s'agit d'un sous-produit et énergie grise, la mesure de la quantité d'énergie consommée pour produire et expédier un matériau de construction. En revanche, le ciment Portland a une énergie grise 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 incluent :
- Produit divers temps de consigne
- Résistance au froid
- Gains de résistance élevés, selon l'utilisation
- Peut être utilisé comme adjuvant
- Considéré comme un matériau sans retrait
- Produit un béton dense avec une surface lisse et des détails nets
- Grande maniabilité
- Réduit les problèmes de fissures, la perméabilité et le saignement
- Réduit la chaleur d'hydratation
- Permet un rapport eau-ciment inférieur pour des affaissements similaires par rapport aux mélanges sans cendres volantes
- Réduit les émissions de CO2
Désavantages
Les petits constructeurs et les entrepreneurs en logement 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 être confrontées à la résistance des constructeurs traditionnels en raison de leur tendance à s'effondrer 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 force plus lent
- Limitation saisonnière
- Besoin accru d'adjuvants entraîneurs d'air
- Augmentation de l'entartrage du sel produit par des proportions plus élevées de cendres volantes
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Administration fédérale des autoroutes du Département des transports des États-Unis. "Fly Ash Facts pour les ingénieurs routiers." Consulté le 1er mars 2021.
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Négociant de transporteurs de citernes. "Le béton repose souvent sur les cendres volantes." Consulté le 1er mars 2021.
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Département de génie civil - L'Université de Memphis. « Cendres volantes, scories, fumées de silice et pouzzolanes naturelles », pages 58-59. Consulté le 1er mars 2021.
