Laetitia BESSETTE

Ludovic CASABIEL

Colloque Le Pont 2015 14-15 octobre 2015

La gamme

2 /

GAMME UP

La gamme des ciments Ultra-Performants

L’expertise technique du groupe Vicat, conjuguée à sa démarche d’innovation, permet de bénéficier de solutions d’exception, à base de ciment et de béton, pour des réalisations de haute technicité, de haute créativité et de haute exigence environnementale.

Qu’est ce qu’un Sulfo-Alumineux ?

9 /

Données clés

Sulfo-Alumineux

Portland

3,6 milliards

de tonnes

Ciment

1817 Invention 1936

~ 2 millions

de tonnes

Caractéristiques

clés

Empreinte CO2

Performances

mécaniques

Durabilité

Prix

Norme

Recul

Consommation

mondiale

10 /

Comparaison procédés

Matières Premières

« Cru »

40% Bauxite

40% Calcaire

20% Sulfate de calcium

(Gypse ou Anhydrite)

Broyage

puis cuisson

four rotatif

Sulfo-Alumineux

Ye’elimite C4A3$

Belite C2S

+ ….

25% Argile

75% Calcaire

1250 oC 1450 oC

Portland

Clinker

Ciment

Ajouts puis

Broyage

+ Calcaire, laitier,

gypse…

+ Anhydrite

Alite C3S

Belite C2S

Aluminate Tricalcique C3A +

…

1 – Empreinte environnementale faible

12 /

Moins de CO2 émis / Portland

45% de calcaire en moins dans le Cru

Température de cuisson 20 % plus basse

L’anhydrite, produit naturel ou résidu valorisé

Pour ALPENAT , bauxite locale

Impact environnemental

Kg

CO

2 /

T

dé

carb

on

atat

ion

- 37% CO2

0

100

200

300

400

500

600

Ciment Portland

Ciment Alumineux

ALPENAT

2 – Performances mécaniques élevées

14 /

0

10

20

30

40

50

60

70

0 5 10 15 20 25 30

CEM II 42,5 R

CEM I 52,5 R

ALPENAT R²

Ciment Naturel Prompt

Montée en résistance

Début de prise : 40 minutes

2 fois plus de résistance à la compression à 8h (16 MPa)

+ 50% à 1 Jour

Selon EN 196 - 1

Evolution de la résistance à la compression MPa

jours

15 /

Retrait

2 fois moins de retrait à 28 jours qu’un ciment Portland

Action de compensation possible en mélange

10

20

30

40

50

60

70

80

90

90

10 20 30 40 50 60 70 80 90

10

20

30

40

50

60

70

80

100 % clinker ALPENAT®

100 %

Anhydrite 100 %

Ciment Portland

Ciment à 40 % Anhydrite

Ciment à 15 % Anhydrite

Exemple :

35% Ciment Portland

12 % Anhydrite

53% Clinker ALPENAT®

Soit

Ciment ALPENAT®

à 18% Anhydrite

Pessimum

d’action du

sulfo-alumineux

Trop d’anhydrite =

Expansion

< minimum

d’action du

sulfo-alumineux

Peu

d’anhydrite

= retrait

Zone de

formulation

3 – Durabilité

17 /

Durabilité ALPENATUP

Bonne résistance aux milieux agressifs

Dépend du taux d’anhydrite

Gamme ALPENAT®

Ciment

Alumineux

CEM I 52,5 N

PM-SR3

CEM III / B

42,5 N

Ciments

ALPENATSulfates ? *** *** ****

Acides ** * ** ***

Carbonatation ? *** * **

Chlorures ? ** *** **

Biodéterioration *** * * ***

ALPENAT®, offre nouvelle dans les CSA

1 – Maitrise du procédé

20 /

Maitrise du procédé ALPENATUP

Unité pilote R&D à Chambery

7 ans de développement, 12 M€ investis

Unique au monde : procédé cimentier reproduit en « miniature »

Expertise de la chimie du cru : plus de 100 crus/clinkers testés

2 brevets « procédé » / 4 brevets « produit »

Outil souple pour développements futurs

21 /

Minéralogie du Clinker ALPENATUP

Phase minérale Moyenne

Ye’elimite C4A3$ 54,3

Bélite C2S 28,9

Merwinite C3MS2 8,1

Anhydrite C$ 0,6

Chaux CaO 0,2

γ-Fe2O3 0,9

C3FT 9,4

C6AF2 1,1

Formulations facilitées :

Fort taux en phases « importantes », Ye’elimite et Bélite

Faible taux d’anhydrite résiduelle

Faible taux de chaux libre

Faibles taux en alcalins

Grande régularité du procédé : Ecarts types < 2%

Caractéristiques chimiques

Oxyde

(%)

Moyenne

Oxyde

(%) Moyenne

SiO2 9.78 Na2O 0.08

Al2O3 24.20 P2O5 0.12

CaO 43.29 Mn2O3 0.07

MgO 0.97 SO3 8.63

Fe2O3 10.37 SrO 0.10

TiO2 1.42 Cl 0.05

K2O 0.25 PF 0.66 Selon Rietveld - fiche sur demande

2 – Production française et pérenne

23 /

Ressource ALPENATUP

Une ressource en Bauxite locale et durable

Rachat en 2008 de la mine des Usclades, Pays de Thau, France (34)

Plus de 40 ans de réserves

« Local » : pas tributaire des transports internationaux

Responsabilité sociétale : 1/3 de travailleurs handicapés

24 /

Outil ALPENATUP

Outil industriel performant

Usine ciments VICAT de Saint-Egrève, près de Grenoble (38)

Spécialisée dans les ciments hautes performances

Autre Innovation : ULTIMATUP, ciment à très forte résistance aux sulfates (SR0)

Capacité totale ciment Portland 300 000 T/an

25 /

Clinker ALPENATUP

ALPENAT CK

Clinker broyé

Surface Blaine 4 600 cm² / g

Disponible en VRAC, citerne ou Big Bags.

Clarté : 46.17

L 46.17

a 1.34

b 6.77

C* 6.90

h couleur 78.80 Mesures de clarté

26 /

Ciment ALPENATUP

ALPENAT R² : Ciment = Clinker + 18 % anhydrite

Masse Volumique

(g/cm3)

Finesse Blaine (cm2/g)

/ Diamètre médian (µm)

Demande en eau (%)

Temps de début de prise (min) selon norme

EN 196-3

Expansion à chaud

(mm)

Chaleur d’hydratation à

41h (J/g)

Moyenne 2,96 5100/ 15,5 26 30 0 276

Ecart type * 150 / 0,5 0,1 2 * 15

Retrait (µm/m)

Gonflement (µm/m)

2j 90 150

28j 320 250

Résistance en compression (MPa) selon norme EN 196-1

8h 1j 2j 7j 28j

Moyenne 16 34 38 44 50

Ecart type 0,3 0,7 0,8 0,4 1,1

Selon NF EN 196 E/C = 0,5 : Pas optimal pour un CSA

Les applications d’ALPENAT

1. Second œuvre

2. Travaux spéciaux

3. Valorisation des déchets

4. Voirie

28 /

Produits de second œuvre

Avantages ALPENAT®

Alternative à l’utilisation de ciment alumineux

Maniabilité : Temps de prise suffisamment long mais montée en résistance importante

Régularité du produit : Taux Ye’elimite, Faible taux d’anhydrite résiduelle, etc…

Mortiers Colles

Remise en service rapide

pour sols intérieurs P3 et P4/P4S

Enduits de ragréages autolissants

3 à 10 mm

À prise accélérée

pour sols intérieurs P3 et P4/P4S

29 /

Produits de second œuvre Chapes fluides

Avantages ALPENAT®

L’éttringite compensant le retrait lors du séchage, le « tuilage » est évité.

Objectifs performantiels :

Ex : C20F4 (équivalent Chape Anhydrite)

Conductivité thermique : >1,2 (W/m°K)

Dilatation thermique : < 0,012 (mm/m°K)

Maintien d’utilisation : > 3 heures après la fabrication

Temps de séchage : dès 14 jours pour la pose d’un revêtement de sol carrelé

30 /

Mortiers techniques : projection, scellement

Bonne résistance aux agressions chimiques et biogéniques

Bonne résistance en traction dès les premières heures

Réparation des réseaux d’assainissement en projection

Travaux Spéciaux

Mortiers techniques

31 /

Valorisation:

Sédiments, boues de dragage …

Déchets dangereux

Boues de béton

Captage des espèces réactives

Métaux lourds : Pb, Zn …

Eléments radioactifs

Valorisation des déchets

32 /

Routes et plateformes

Bétons rapides et fortement sollicités

Avantages ALPENAT®

Montée en résistance rapide

Synergie avec les ciments Portland

Résistance aux agressions chimiques

Compensation du retrait

Du béton rapide au béton HP

Dallages industriels, pistes d’aéroports

Coulage par temps froid (<5°C)

Remise en service très rapide, décoffrage rapide

34 /

Très résistant aux milieux agressifs

est un ciment premium :

Aux performances mécaniques élevées

CEM I 52,5 N SR0 CE PM-CP2 NF

Normalisé et certifié

C3A RSI RSE

Permettant recyclage et valorisation

Brevet : Nouveau ciment résistant aux attaques

sulfatiques internes et externes - FR2967999 (A1)

A la chimie intrinsèque optimale

faible chaleur d’hydratation

35 /

1. Résistance aux milieux agressifs

36 /

Les réactions sulfatiques

Réaction Sulfatique Interne = Formation d’Ettringite différée

Sulfate de calcium + C3A

= Ettringite différée

37 /

Problème majeur de durabilité des bétons

Recommandations selon LCP 03 et LCP 07 :

Ciments à faible exothermie

Maitrise de la composition chimique du béton

PM ES : bas C3A et SO3

Jusqu’à présent : ciments composés d’additions minérales

Problèmes d’exploitation

Nécessité de développer un ciment capable de répondre aux

exigences techniques et pratiques : ULTIMAT

Les réactions sulfatiques

38 /

Sulfates + C3A

= Ettringite différée

La solution

39 /

La solution

Tests RSI sur béton :

Matériaux Dosage (kg/m3)

0/4 RL Val de Saône 772

4/10 RL Val de Saône 316

10/20 RL Val de Saône 740

Ciment 370

Eau totale 173

Béton avec un CEM I 52,5N

Béton avec UltimatUP

Publications et communications :

• Comparaison de la durabilité de bétons

d’ouvrages d’art constitués de différents

ciments face aux attaques sulfatiques

internes, L. Bessette - Les annales du

bâtiment et des travaux publiques,

décembre 2012, n°6

• Colloque Le Pont octobre 2012

• AFGC 2013 : Un nouveau ciment adapté

aux attaques sulfatiques internes pour la

durabilité de bétons d’ouvrages d’art

40 /

Evolution de la température en caisson adiabatique

Température du béton avec Ultimat

Température du béton CEM I 52,5

Température du béton CEM III/A 52,5L LH

Température ambiante Ultimat

Température ambiante CEM I 52,5

Température ambiante CEM III/A 52,5L LH

43°C

24h 34h

41 /

2. Performances mécaniques élevées

42 /

Performances mécaniques élevées

Décoffrage rapide

Début de prise : 160 min

Adaptabilité et Robustesse

pour la formulation

CEM I VS CEM III

(Selon EN 196-1)

Début de prise : 250 min

52,5 42,5

43 /

Performances mécaniques élevées

(Selon EN 196-1)

, un ciment premium pour des BHP PAQ spécifique

44 /

3. Chimie Intrinsèque optimale

45 /

Chimie Intrinsèque optimale

Gypse

46 /

L’offre

47 /

Une ressource unique : la carrière de Sassenage

Une usine spécialisée et rodée dans les produits techniques : Saint Egrève – Voreppe

L’expertise VICAT Plus de 10 ans de développement pour répondre à la problématique du projet Lyon Turin Ferroviaire (LTF)

Le Centre Technique Louis Vicat de l’Isle d’Abeau (Isère) assiste les clients dans leurs travaux de formulation.

L’offre ULTIMAT

48 /

Les applications d’

1. Ouvrages d’art et Génie Civil

2. Valorisation et recyclage

3. Travaux spéciaux

49 /

1. Ouvrages d’art et Génie Civil

41 heures ET 120 heures

( < 300 J/g)

Coulage de pièces massives

50 /

2. Valorisation et recyclage

Valorisation des granulats

potentiellement réactifs ou des

matériaux excavés

Thèse de Jérémy COLAS avec

l’IFSTTAR : Etude de la valorisation

des déblais de chantiers de tunnels

riches en sulfates en granulats à

béton, décembre 2012, Université

Paris Est

Recyclage des bétons

Conditionnement de déchets

dangereux ou nucléaires

51 /

3. Travaux Spéciaux

Formulation de mortiers et bétons spéciaux

Formulation de mortiers réparation

Conditionnement de déchets dangereux ou nucléaires

Géothermie, Méthanisation, Gaz de schistes

Chimie intrinsèque optimale

Performances mécaniques élevées

Résistance aux milieux agressifs

52 /

L’impact d’

Le seul ciment SR0 sur le

marché français

Pratique et durable

Pérenne

Une manière plus sûre

d’aborder les pathologies des

bétons

54 /

I- Qu’est ce qu’un Béton Fibré Ultra-

Hautes Performances (BFUP)?

55 /

Définition du BFUP

Ces bétons sont caractérisés par 3 atouts principaux : Performances mécaniques de très haut niveau

Résistance à la compression

Résistance en traction

• Ajout de fibres permettant de limiter la fissuration et, dans certains cas, d’enlever les armatures passives

Durabilité Grande compacité

Très faible quantité d’eau : Eau efficace / Liant = 0,15

Optimisation du choix des matériaux et de l’empilement granulaire

• Granulats de taille réduite et résistance mécanique élevée

• Fort dosage en éléments fins actifs (liant) > 700 kg / m3

• Teneur en fumée de silice (ultrafine) élevée

Elasticité du matériau Finesse de la matrice

Béton classique BFUP

57 /

II- L’offre SMART-UP,

des bétons aux propriétés étonnantes

58 /

1- SMART-UP AD

59 /

SMART-UP AD

Applications Architecturales et Design

Applications Architecturales et Design Résistances en compression entre 75 et 120 MPa

Flexion 3 à 5 fois supérieure à un béton courant

Préserve la qualité de l’air intérieur : étiquette A+

Peut-être teinté

Caractéristiques produits Fabrication groupe Vicat, en France

Site VPI de Malataverne (26)

Couleurs naturelles : Gris et Blanc

Conditionnement Sac de 25 kg (palette de 48 sacs) – possibilité BigBag

Se conserve 6 mois, sac fermé, à l’abri de l’humidité

Composition PERFORMAT® (CEM I 52,5 N CE PM-CP2 NF) ou Ciment blanc + sable + granulats + ultrafines

Ajout de fibres, d’adjuvants et de colorants selon l’application visée

Quantité nécessaire pour 1m3 frais 2 palettes

60 /

2- SMART-UP SA

61 /

SMART-UP SA

Applications Structurelles et Architecturales

Applications Structurelles et Architecturales Résistance en compression > 130 MPa

Résistance au jeune âge : jusqu’à 40 MPa à 16h

Limite d’élasticité en traction > 6 MPa

Suppression des vibrations

Excellente tenue au feu : classé A1, incombustible selon la norme NF EN 13 501-1, arrêté du 21 novembre 2002

relatif à la réaction au feu des produits de la construction

Caractéristiques produits Fabrication groupe Vicat, en France

Site VPI de Montluel (01)

Couleurs naturelles : Gris

Conditionnement

Sac de 25 kg (palette de 42 sacs) et BigBag

Se conserve 6 mois, sac fermé, à l’abri de l’humidité

Composition

EXTREMAT® (CEM I 52,5 SR3) + sable + granulats

Ajout de fibres inox, acier ou polypropylène, et d’adjuvants selon l’application visée • Fibres métalliques en sacs de 20kg + adjuvant liquide en bidon de 15 L

Quantité nécessaire pour 1m3 frais

2 palettes

62 /

3- Les types de fibres

63 /

Les types de fibres

Métalliques

Elles apportent de la flexion au béton et améliorent

le comportement de ce produit à cet effort

Inox

Anticorrosion

Résistance plus élevée à la corrosion pour être utilisée en complément du

SMARTUP AD blanc sur des applications où l’esthétique est essentielle

Organiques

Non structurelles

Réduction du retrait

64 /

III- Les applications de SMART-UP

65 /

1- Applications Structurelles

66 /

Plusieurs marchés, en neuf et en rénovation

Ouvrages d’art

Bâtiments

Applications Structurelles

Construction de la passerelle Stade des Lumières, Lyon (Rhône) Construction du Pont de la Chabotte, A51 (Isère)

Restauration des Halles de Boulingrin, Reims (Marne) Construction d’une villa moderne, Ramatuelle (Var)

67 /

Bénéfices principaux de l’offre Structurelle

Structures plus fines Résistance en compression > 130 MPa

Limite d’élasticité en traction > 6 MPa

Haute durabilité : enrobage des armatures réduit

Haute durabilité Faible rapport Eau efficace / Liant : 0,15

(béton courant = 0,7 à 0,45)

Très haute compacité

Applications Structurelles

Béton courant SMARTUP

Applications structurelles

Air occlus 1 à 6% < 5%

Perméabilité à l’air 10-13 à 10-17 < 10-19

Essais de résistance en compression selon la norme EN 12390-3

68 /

Bénéfices principaux de l’offre Structurelle (suite)

Optimisation de la construction

Remplacement des armatures par utilisation de fibres métalliques

Gain de main d’œuvre

• Produit plus léger

• Préfabrication possible permettant de limiter le temps du chantier

Gain de maintenance

• Eléments réalisés sans étanchéité rapportée

Deux exemples ci-dessous :

Applications Structurelles

Pont de la Chabotte, A51 (Isère) Toiture autoporteuse de 150 m² , Ramatuelle (Var)

69 /

2- Applications Architecturales

PHOTO TITRE

70 /

Applications Architecturales

Béton créatif

Eléments élancés, fins, dentelés, de

grande taille

Panneaux de façade

Valorisation du minéral et du végétal

Façade du bâtiment de Swatch Group (Suisse) Façade bâtiment (Paris)

Paroi végétal Skyflor®, Génève (Suisse)

71 /

Applications Architecturales

Bénéfices principaux de l’offre Architecturale

Réalisation d’éléments élancés, fins et de grandes dimensions

Résistance en compression: 80 à 120 MPa

Résistance en flexion 3 à 5 fois supérieure à un béton traditionnel

Durabilité et esthétique

Aucune carbonatation (béton courant = carbonatation accélérée de 45 mm)

Diffusion ions chlores (m²/s) : 3,5 10-14 (béton courant = 2,0 10-11)

Utilisation de fibres inoxydables pour la prévention de l’oxydation des éléments métalliques (en comparaison avec des armatures traditionnelles)

Prévoir l’utilisation d’un hydrofuge ou d’une lasure colorée, pour un fini zéro efflorescence

Reproductibilité et personnalisation

Conception « no limit » des idées d’architecture et process de fabrication reproductible

en série

72 /

3- Applications Design

73 /

Applications Design

Béton élégant et contemporain

Formes complexes et sur-mesure

Meubles, objets, plans de travail

Atouts de la matière minérale

Escalier Nessi, Atelier MaDe, Grenoble (Isère) Lavabo Pandora, Collection Beton Manufactur, Creabeton

L’Opinel® SMART-UP

74 /

Applications Design

Bénéfices principaux de l’offre Design

Durabilité

Résistance aux chocs et aux agressions

• Excellent compacité du béton

• Très faible porosité

Matériau innovant et respectueux

Minéral : noblesse du matériau

Ressources locales

Etiquette COV : A+

Liberté technique de conception et de création

Qualité de remplissage des moules

Finesse et liberté d’aspects de finition

Conseil technique

• sur le choix des moules

• sur les techniques de coulage

L’Opinel® SMARTUP

Panneaux béton, Creabeton (Suisse)

Coupe Lunar, Creabeton (Suisse)

75 /

MERCI DE VOTRE ATTENTION