Principes
Ciment expansif : fracturer roche et beton sans detonation
Principe de fonctionnement, histoire, applications et limites d'une methode utilisee depuis les annees 1970 partout ou le tir de mines et le brise-roche sont exclus.
- Pression d'expansion
- plus de 5 000 t/m2
- Temps de reaction
- 8 a 24 heures selon la temperature
- Diametre de forage
- generalement 30 a 45 mm
- Vibrations
- aucune - ni projections, ni detonation
Fonctionnement
Comment agit le ciment expansif
Le ciment expansif est une poudre minerale finement broyee a base d'oxyde de calcium et d'additifs. Melangee a l'eau, elle forme une barbotine coulable versee dans des trous preforees. Lors de l'hydratation se forment des cristaux d'hydroxyde de calcium dont le volume depasse celui des composants initiaux. Comme le trou ne laisse aucune place a cette expansion, une pression radiale enorme s'installe - bien superieure a la resistance a la traction de la roche ou du beton lorsque la profondeur et l'espacement sont corrects.
Le materiau se fissure donc le long de l'axe des trous. Le processus est lent, silencieux et sans vibration : pas de detonation, pas d'onde de choc, pas de projection. Il reste previsible car la formation et l'ouverture des fissures se pilotent par le schema de forage et l'espacement.
Au lieu d'une detonation qui libere l'energie en quelques millisecondes, la pression agit ici pendant des heures. C'est precisement ce qui rend la methode utilisable en zone habitee, a l'interieur des batiments, sous des ouvrages existants et dans des installations sensibles.
Histoire
Des annees 1970 a aujourd'hui
L'idee d'exploiter le gonflement de la chaux vive est ancienne : dans les carrieres antiques, des coins de bois etaient imbibes d'eau pour fendre les blocs. Les ciments expansifs industriels apparaissent dans les annees 1970, lorsque des formulations permettant une montee en pression controlee et reproductible sont mises au point en parallele au Japon et en Europe.
Les bases de KUBATEC BMT AG ont ete posees a cette epoque. Le besoin du secteur de la demolition d'une methode sans permis de minage a donne naissance a BETONAMIT(R) - aujourd'hui l'une des marques etablies mondialement pour le ciment expansif, completee par ROCKSPLIT(R) pour les applications en roche. La production et les essais ont lieu dans la Principaute du Liechtenstein ; les livraisons se font vers plus de 60 pays.
Un domaine determinant des le debut fut le demantelement d'ouvrages en beton arme en zone dense. La ou le tir de mines etait exclu et le brise-roche inadapte a cause du bruit, des vibrations et de l'acces, la fracturation silencieuse offrait une alternative concrete - un argument qui a gagne en poids au fil des decennies avec le durcissement des reglementations sur les emissions.
Mise en oeuvre
Application en cinq etapes
01
Definir le schema de forage
Fixer l'espacement selon le materiau et la taille de fragment souhaitee : en roche generalement 8 a 12 x le diametre du trou ; en beton arme, resserrer et forer le long du joint de separation prevu.
02
Forer et nettoyer
Forer aussi parallelement que possible et sur toute la hauteur de l'element. Eliminer poussiere et eau - un trou propre et non noye ameliore la transmission de la pression.
03
Malaxer
Doser l'eau froide exactement selon les indications du fabricant et malaxer jusqu'a obtenir une barbotine coulable sans grumeaux. Trop d'eau reduit fortement la pression atteignable.
04
Remplir
Remplir rapidement et completement jusqu'a juste sous le bord superieur. Respecter le temps de mise en oeuvre : le materiau doit reagir dans le trou, pas dans le seau.
05
Attendre la reaction
Securiser la zone et la laisser au repos 8 a 24 heures. Une fois les fissures apparues, le materiau est degage a la pelle, au grappin ou a la main, puis evacue.
Applications
Ou le ciment expansif est utilise
- Abattage de roche pour fouilles, tranchees et travaux routiers
- Blocs erratiques et fragments rocheux en agriculture et amenagement paysager
- Fondations, socles beton et massifs de machines dans les halles industrielles
- Demantelement de voiles et dalles en beton arme dans des batiments occupes
- Extraction de pierre naturelle et de blocs avec un minimum de degats
- Travaux en tunnels, puits et souterrains sans fumees de tir
- Utilisation en zones securisees, centrales et sites chimiques
- Degagement et demontage de parties en beton et en roche apres sinistre
Pages d'application detaillees avec schemas de forage et retours de chantier : abattage de roche, fendre les blocs erratiques et demolition du beton.
Evaluation
Avantages et limites
Avantages
- +Ni detonation, ni onde de choc, ni projection de roche
- +En regle generale, ni permis de minage ni boutefeu agree
- +Sans vibration - meme a cote de batiments existants et d'equipements sensibles
- +Materiel minimal : perforateur, malaxeur, eau
- +Lignes de separation pilotables precisement par le schema de forage
- +Utilisable en espaces exigus, fermes ou difficiles d'acces
Limites
- –Temps de reaction de plusieurs heures - a integrer au planning
- –Le forage est un prealable et determine l'effort
- –Moins economique que le tir de mines pour de tres gros volumes journaliers
- –La consommation est directement proportionnelle au volume fore
- –L'emploi depend d'une plage de temperature et de la variante de produit adaptee
Securite
Points a respecter lors de l'emploi
Le ciment expansif est fortement alcalin. Lunettes de protection, gants et vetements fermes sont obligatoires, en particulier au malaxage et au remplissage. Ne jamais regarder dans un trou rempli a hauteur de tete : dans des conditions defavorables, du materiau peut etre ejecte. Ne jamais obturer ni boucher les trous.
Le materiau melange non utilise doit durcir puis etre elimine comme dechet mineral de chantier. Les fiches de donnees de securite et notices d'emploi par pays sont telechargeables sur nos pages produits.
FAQ
Questions frequentes sur le ciment expansif
+Qu'est-ce que le ciment expansif ?
Le ciment expansif est un materiau pulverulent, proche du ciment, melange a l'eau et verse dans des trous de forage. En durcissant, il augmente de volume et genere une pression de plusieurs centaines de bars dans le trou, fissurant la roche ou le beton de maniere controlee. Aucune detonation n'a lieu : la force provient uniquement de la croissance cristalline.
+Le ciment expansif est-il un explosif au sens legal ?
Non. Il ne contient aucun composant explosif et ne detone pas. Dans la plupart des pays, il n'est pas classe comme produit de minage, si bien qu'aucun permis ni boutefeu agree n'est requis. Les reglementations nationales du lieu d'emploi font toujours foi.
+Combien de temps faut-il pour que la roche se fissure ?
Selon le materiau, le diametre du trou et la temperature, les premieres fissures apparaissent generalement apres 8 a 24 heures. Le froid allonge le temps de reaction, la chaleur le raccourcit.
+Quelles temperatures sont admissibles ?
La plage usuelle correspond a une temperature de roche d'environ 5 a 35 degres. Des variantes existent pour le froid et la chaleur ; une eau de gachage trop chaude ou une roche trop chaude peut provoquer une reaction prematuree.
+Quelle quantite de materiau faut-il ?
La consommation decoule du volume fore. Regle empirique : environ 1 kg de poudre remplit 0,55 litre de trou. Un trou de 40 mm de diametre et 1 m de profondeur demande donc environ 2,3 kg.
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