La pâte de ciment | Introduction

La pâte de ciment est composée principalement de ciment © et d’eau (E). Soit E et C les concentrations (en masse) d’eau et de ciment pour un volume unité de pâte. Dès que l’on mélange le ciment avec l’eau, l’hydratation va commencer et les propriétés de la pâte sont évolutives dans le temps. Tant que cette hydratation n’est pas trop avancée, la pâte reste plus ou moins malléable, ce qui permet de lui faire épouser par moulage la forme désirée. Mais après un certain temps les cristaux d’hydrates prenant de plus en plus d’importance, le mélange se raidit, on dit qu’il fait prise, et le matériau commence alors à s’apparenter plus à un solide qu’à un fluide.

La pâte de ciment joue un rôle très important pour solidariser les squelettes granulaires du béton. Elle est un des facteurs influençant la qualité, le prix et les propriétés mécaniques du béton. En général, la pâte pure de ciment est pratiquement peu utilisée et même pour déterminer la classe de la résistance des ciments, on mesure à travers des mortiers. Bien souvent, un ou plusieurs adjuvants sont également associés au ciment pour influer sur les qualités de la pâte. En outre, les divers ajouts jouent un grand rôle pour modifier les propriétés selon leurs domaines d'emploi. Ce type de pâtes s'appelle aussi les coulis.

Les coulis de ciment sont des mélanges fluides de:

• Ciment (ou autre liant);
• Eau;
• Adjuvants et ajouts divers (éventuellement).

Les coulis sont différents les uns des autres, suivant:

• La nature du ciment: normalisé des CPA au CLK; spéciaux;
• La quantité d’eau (le rapport de E/C est souvent compris entre 0,5 et 5):
• La présence de certains adjuvants:
  • rétention d’eau;
  • fluidifiant;
  • retardateur de prise;
  • rigidifiant;
  • accélérateur de prise;
  • expansifs;
• L’ajout de certaines substances:
  • argile, bentonite;
  • kieselguhr, silice fine;
  • cendres volantes, fillers, laitier en poudre;
  • chaux;
  • sable fin (0/1 mm). 
• L’énergie de malaxage.

Dans chaque cas, on étudiera une formule de coulis tenant compte du but recherché: c’est-à-dire que pour sa mise au point l’aide du laboratoire est pratiquement indispensable.

Les exigences quant aux coulis porteront suivant les cas, sur:

• les propriétés rhéologique (fluidité, ressuage);
• les temps de prise (à la température du chantier);
• l'évolution des résistances mécaniques;

et parfois sur:

• la résistance au milieu environnant;
• la densité;
• la perméabilité, l'absorption capillaire;
• le retrait et gonflement.

Dans tous les cas, les coulis devront être stables, homogènes et conserver ces propriétés pendant l’injection (ils sont en général mis en oeuvre par injection).

Les principales applications

• travaux souterrains:
  • comblement de carrières;
  • remplissage de grosses cavités;
  • injection dans les failles et les grosses fissures des roches fissurées;
  • injection dans des sols pulvérulents (consolidation); préfabriqués, parois moulées;
  • parois aux coulis autodurcissant et panneaux;
  • calage de voussoirs préfabriqués (dans la réalisation de tunnels).
• voile d’étanchéité dans le sol (cas des barrages)
• injection dans un squelette de granulats mis en place au préalable;
• scellement de tirants d’ancrage;
• scellement et calage de machines;
• consolidation de dalles (support);
• réalisation de sols semi-rigides;
• régénération de maçonneries et joints divers;
• injection dans le cas de puits de pétrole;
• injection de gaine du béton précontraint.