Les matières premières de base du ciment sont l’eau, le calcaire et l’argile. Le ciment, comme les matériaux de construction connexes tels que le mortier et le béton, peut également contenir d’autres ingrédients essentiels, tels que le sable, le schiste et le minerai de fer, qui peuvent également contenir des traces d’aluminium. Lorsque les matières premières pour le ciment sont mélangées dans un environnement qui descend fréquemment en dessous du point de congélation de l’eau à 32° Fahrenheit (0.0° Celsius), il est courant d’ajouter du sel ou du chlorure de sodium et éventuellement du chlorure de calcium au mélange pour abaisser le point de congélation de l’eau. Bien que le ciment durcisse même en dessous du point de congélation de l’eau, cela peut prendre plus de temps et cela peut contribuer à des faiblesses structurelles dans le produit final. Depuis 2011, des sous-produits industriels sont également ajoutés aux mélanges de ciment.
Les types de matières premières pour le ciment peuvent également varier dans le sens où certains mélanges à partir de 2011 contiennent des sous-produits industriels qui seraient autrement considérés comme des déchets et qui peuvent ajouter des qualités bénéfiques au mélange de ciment. Le ciment lui-même est une matière première pour le béton, qui se compose de ciment et de mélanges d’agrégats fins et de roche tels que du gravier, du schiste ou des cailloux avec de l’eau et de l’air mélangés. Les substitutions de sous-produits industriels pour les matières premières du ciment et du béton comprennent la mouche cendres, fumée de silice et laitier de haut fourneau.
Les cendres volantes sont un type de déchet produit au cours de nombreux types de processus de combustion industrielle. Il se compose de particules fines de cendres en suspension dans l’air ainsi que de particules de combustible solide qui peuvent être récupérées à partir des épurateurs de cheminées. Il est considéré comme un composé de renforcement utile dans les matériaux de roche et de brique manufacturés comme le béton et peut remplacer le ciment dans le mélange à des niveaux allant de 25% à 70%.
Un autre des principaux sous-produits industriels utilisés dans la fabrication du ciment est la fumée de silice qui est utilisée comme composé de remplacement à 10 % pour le ciment. Il se compose principalement d’un mélange pulvérulent de particules de dioxyde de silicium et est relativement nouveau dans l’industrie du bâtiment. Bien que la production de béton et de ciment soit une pratique depuis au moins 2,500 1970 av. J.-C., l’utilisation de fumée de silice n’a été largement incorporée dans les matières premières du ciment que depuis le début des années 1970. En effet, il s’agit d’un matériau généré de manière unique qui est résolument différent de la silice fondue et qui est un sous-produit de l’activité industrielle dans les fours à arc électrique. L’adoption d’une législation environnementale de plus en plus stricte aux États-Unis et en Europe dans les années XNUMX a conduit les fabricants à récupérer la fumée de silice en tant que sous-produit de déchet, et la Norvège a été le premier pays à lui trouver une utilisation en plus de la jeter dans des décharges.
Le laitier de haut fourneau est également un autre ingrédient important que l’on trouve lors de l’achat des matières premières pour le ciment. Il est souvent appelé laitier de haut fourneau granulé moulu (GGBFS) et remplace le ciment dans le béton aux mêmes niveaux pour lesquels les cendres volantes sont utilisées, généralement dans des mélanges de 25%, 50% ou 70%. Le GGBFS est un sous-produit de l’industrie des fours sidérurgiques et sidérurgiques et, lorsqu’il est utilisé, il est connu pour prolonger la durée de vie des bâtiments de 50 à 100 ans. L’incorporation du GGBFS à partir de 2011 dans le ciment a été largement appliquée dans les pays asiatiques tels que le Japon et Singapour, ainsi qu’en Europe, avec une utilisation plus limitée du produit dans la fabrication du béton aux États-Unis.