Portrait d'un produit : le ciment
Le ciment est un agent liant qui sert de base à la production du béton. La poudre grise est principalement constituée de calcaire cuit, d’argile ou de marne. Le fait de la mélanger à de l’eau déclenche une réaction chimique qui entraîne la solidification et le durcissement du matériau.
Un produit de haute technologie issu de matières premières naturelles
Le ciment a une longue histoire derrière lui. Les anciens Égyptiens utilisaient déjà une masse de chaux vive et de gypse, semblable à du ciment, pour souder les pierres de façon permanente. Les Romains ont utilisé le "ciment romain", un précurseur de notre matériau de construction moderne, pour construire notamment le Panthéon et le Colisée.
Le ciment moderne est une invention de l’Anglais Joseph Aspdin. En 1824, il a breveté un produit connu par la suite sous le nom de ciment Portland. Les pierres produites artificiellement étaient similaires au calcaire extrait sur l’île anglo-normande de Portland. Depuis lors, le ciment a été continuellement perfectionné et affiné. En 1871, Robert Vigier a fondé à Luterbach, dans le canton de Soleure, la première cimenterie de Suisse (Cementwerke Vigier AG).
Matières premières indigènes
Les matières premières nécessaires à la production de ciment sont essentiellement le calcaire, l’argile ou la marne, ressources minérales non métalliques dont la Suisse possède de riches gisements. L’industrie suisse du ciment peut donc couvrir 100 % de ses besoins en matières premières par des ressources nationales. Entre la carrière et le produit fini, le ciment, se déroule un processus de production complexe. Pour obtenir les propriétés souhaitées, le calcaire et la marne doivent être cuits à des températures très élevées.
Le processus de production
Le ciment est essentiellement constitué de calcaire, d’argile ou de marne, dont on trouve de riches gisements en Suisse, notamment dans l’arc jurassien et les Préalpes du nord. Ce sont les seules ressources naturelles que la Suisse possède en abondance. C’est un énorme avantage que de n’avoir pas à importer du ciment ou des matières premières. Les fabricants suisses de ciment peuvent utiliser 100 % de matières premières nationales.
De la pierre naturelle au ciment
La première étape de la production de ciment est l’extraction des matières premières. Le calcaire étant très dur, ce sont les mineurs qui doivent l’extraire de la montagne par dynamitage. La marne, moins dure, peut être abrasée directement en surface au moyen de bulldozers. Après le dynamitage, les blocs rocheux, dont certains font jusqu’à un mètre de long, sont transportés par des camions à benne. Il faut environ une tonne et demie de matière première pour produire une tonne de ciment.
Dans le concasseur de calcaire ou de marne, les morceaux de pierre extraits de la carrière sont broyés en morceaux de la taille d’un poing. Le matériel est ensuite stocké temporairement. La production de ciment peut ainsi se poursuivre même si les travaux dans la carrière doivent être interrompus. De l’installation de stockage, la roche extraite est transportée vers le broyeur d’agrégat brut par un tapis roulant. Le matériau est d’abord séché avec des gaz de four chauds et amené à un certain rapport de mélange : la matière première du ciment doit en effet comporter des proportions très précises de chaux, d’oxyde de silicium, d’oxyde d’aluminium et d’oxyde de fer. Les morceaux de pierre sont ensuite broyés sous une forte pression dans le broyeur d’agrégat brut.
Le processus de cuisson
Dans une étape ultérieure, l’agrégat brut est préchauffé dans des cyclones, jusqu’à environ 1000 degrés Celsius, par les gaz d’échappement de fours chauds. Le matériau entre ensuite dans le four rotatif, où a lieu le processus de cuisson proprement dit. Le four est constitué d’un tuyau de 50 à 70 mètres de long et d’un diamètre de quatre à cinq mètres, qui est légèrement incliné et tourne autour de son propre axe. Le matériau à cuire se déplace ainsi de l’entrée à la sortie où est installé le brûleur. Les températures à l’intérieur du four atteignent environ 1450 degrés. Un processus chimique transforme ensuite les minéraux cuits dans le four et les fritte en clinker.
Après avoir été brûlé, le clinker de ciment chauffé au rouge est refroidi à l’air froid et stocké dans des silos. La dernière étape consiste à broyer le clinker au degré de finesse souhaité – en fonction de l’application – dans un broyeur à ciment. Des substances supplémentaires, telles que des cendres volantes de charbon ou du laitier granulé, peuvent être ajoutées pour conférer au ciment certaines propriétés. Afin de réguler la solidification, environ 5 % de gypse sont ajoutés au clinker en usine.