Le ciment est le principal matériau des travaux de génie civil. Bien qu'essentielle, sa fabrication présente des risques pour la santé et l'environnement.
Le ciment est l'un des produits les plus utilisés dans le monde et on peut dire que ce matériau a révolutionné l'histoire de l'ingénierie et la manière dont les villes ont commencé à se structurer. Regardez autour de vous ... Il est présent dans presque tous les types de construction, de la maison la plus simple aux travaux d'ingénierie les plus complexes.
Fondamentalement, le ciment est une poudre fine avec des propriétés de liaison, de liaison ou de liaison, qui se rigidifie au contact de l'eau. Une fois durci, même s'il est à nouveau soumis à l'eau, ce matériau ne se décompose plus.
Ses principales matières premières sont: le calcaire, l'argile et de plus petites quantités d'oxydes de fer et d'aluminium, utilisés pour la production de clinker - matière de base pour la fabrication du ciment (en savoir plus dans Clinker: savoir ce que c'est et ce que c'est impacts environnementaux) - plâtre (gypse) et autres ajouts (comme la pouzzolane ou le laitier des fours).
Normalement, quand on parle de ciment, on parle aussi de béton. Les deux sont des matériaux indispensables dans la construction civile. Mais sauriez-vous faire la différence entre ces deux matériaux?
Le ciment est une poudre fine, aux propriétés liantes, qui peut être utilisée à des fins diverses, comme dans la composition du mortier, le plâtrage des murs, dans la fabrication du béton, etc.
Le béton est un composé, largement utilisé dans la construction civile, qui utilise le ciment comme l'un de ses principaux composants, ce qui lui confère les propriétés de rigidité et d'agglutination nécessaires. En plus du ciment, les autres matériaux présents dans la composition du béton sont l'eau, le sable et la pierre.
En bref: le béton est la structure issue du mélange de ciment et d'autres matériaux, tandis que le ciment est l'un des «ingrédients» qui font partie de cette recette.
La source
Le ciment est un mot issu du latin «caementu», qui dans la Rome antique désignait une sorte de pierre de roche naturelle.
Les historiens supposent que l'homme primitif, de l'âge de pierre, avait déjà la connaissance d'un matériau aux propriétés d'agglomération similaires au ciment. On pense que ces êtres humains, en allumant leurs feux à côté des pierres de calcaire et de plâtre, ont vu une partie de ces pierres se transformer en poussière, sous l'action du feu et, lorsque la matière était hydratée par la sérénité de la nuit, elle s'est convertie. à nouveau dans la pierre.
De plus, l'origine et la création du ciment, avec une composition différente de ce que nous connaissons aujourd'hui, sont très anciennes. On estime qu'ils ont commencé à être utilisés il y a environ 4 500 ans.
Certains peuples anciens, comme les Égyptiens et les Romains, utilisaient déjà une sorte de liant entre les blocs de pierre dans la construction de leurs monuments. Dans l'Egypte ancienne, un alliage constitué d'un mélange de plâtre calciné était déjà utilisé. Les grandes œuvres grecques et romaines, comme le Panthéon et le Colisée, ont été construites à partir de sols d'origine volcanique, qui avaient des propriétés de durcissement de l'eau.
En 1756, le premier pas vers le développement du ciment moderne est franchi par l'Anglais John Smeaton, qui parvient à obtenir un produit résistant en calcinant des calcaires tendres et argileux.
Mais ce n'est qu'en 1824 que le constructeur anglais Joseph Aspdin brûla conjointement du calcaire et de l'argile, les transformant en une poudre fine, très semblable au ciment moderne. Lorsqu'on ajoute de l'eau à cette poudre, on obtient un mélange qui, après séchage, devient aussi dur que de la pierre et ne se dissout pas dans l'eau. Cette découverte a été brevetée sous le nom de ciment Portland, pour présenter une couleur et des propriétés de durabilité et de solidité similaires aux roches de l'île britannique de Portland.
La formulation de ciment Portland est la plus utilisée et la plus répandue dans le monde à ce jour.
Emergence au Brésil
Au Brésil, les premières expériences liées à la fabrication du ciment Portland ont eu lieu vers 1888, par l'intermédiaire du commandant Antônio Proost Rodovalho, qui a installé une usine dans sa ferme à Santo Antônio (SP), suivie de l'installation d'une nouvelle usine sur l'île. Tiriri (PB), en 1892. Et, en 1912, le gouvernement d'Espírito Santo a fondé sa propre usine dans la ville de Cachoeiro do Itapemirim.
Cependant, ces actions n'étaient que des tentatives, qui ont abouti, en 1924, à l'implantation d'une usine, par la Companhia Brasileira de Cimento Portland, à Perus (SP), dont la construction peut être considérée comme le point de repère de l'implantation de l'industrie cimentière brésilienne. .
Les premières tonnes ont été produites et mises sur le marché en 1926. Jusque-là, la consommation de ciment dans le pays dépendait exclusivement du produit importé. Ainsi, à partir de la date mentionnée, la production nationale a été progressivement augmentée avec l'implantation de nouvelles usines et la part des produits importés a diminué dans les décennies suivantes, jusqu'à pratiquement disparaître aujourd'hui.
Risques pour l'environnement et la santé humaine
Les principaux impacts environnementaux sont liés au processus de production du ciment. Les usines de ce matériau finissent par polluer l'environnement et sont responsables d'impacts pertinents.
Et, bien que le processus de fabrication de ce matériau ne produise pas directement de déchets solides, puisque les cendres provenant de la combustion des combustibles dans les cimenteries sont généralement réutilisées dans le processus lui-même, il y a une forte émission de polluants gazeux et de particules.
Ainsi, les principaux impacts sont causés par l'émission de gaz polluants de ces carburants. Un exemple est la forte émission de dioxyde de carbone (CO2), l'un des principaux gaz qui déséquilibrent l'effet de serre. Pour en savoir plus sur les impacts environnementaux causés lors de la production de ciment, lisez l'article "Comment se déroule le processus de production de ciment et quels sont ses impacts environnementaux?".
En plus de ces impacts environnementaux, le ciment peut également présenter des risques pour la santé humaine. L'utilisation de ciment sans l'utilisation d'un équipement de protection adéquat peut causer de graves dommages à la santé du travailleur qui manipule ce matériau. Selon une étude, le ciment est classé comme un «matériau irritant», réagissant au contact de la peau, des yeux et des voies respiratoires.
Le ciment réagit au contact de la peau en raison de l'humidité (transpiration corporelle), après un contact prolongé. La chaleur est libérée en raison de la réaction du ciment en contact avec la surface du liquide, provoquant des blessures. De plus, il est courant d'observer l'action alcaline du ciment sur, principalement, les mains et les pieds des ouvriers du bâtiment. Le ciment a un effet abrasif sur la couche cornée de la peau, provoquant des blessures telles que: rougeur, gonflement, cloques et fissures.
La sensibilité des yeux doit être renforcée car le ciment peut provoquer des irritations conjonctives et des blessures encore plus graves et irréversibles telles que la cécité.
D'autres risques pour la santé sont liés à l'inhalation de poussières de ce matériau. Le temps d'exposition à la poussière, sans les méthodes de sécurité nécessaires, est un facteur aggravant de ce processus. Selon les recherches, on estime que la période entre dix à 20 ans d'exposition à ces poussières est suffisante pour le développement de maladies pulmonaires. Ces maladies sont le résultat de l'accumulation, par inhalation, de particules solides dans les poumons.
Au fil des ans, la poussière inhalée reste déposée dans les poumons, créant une image de fibrose, c'est-à-dire le durcissement du tissu pulmonaire, entraînant une diminution de la capacité élastique des poumons.
Alternatives et innovations
Selon les prévisions, la production et les besoins en ciment continueront de croître dans les années à venir, ce qui augmenterait par conséquent les émissions totales de gaz à effet de serre, comme le CO2. Pour éviter, ou du moins minimiser cette situation, il est essentiel de réfléchir à des alternatives et des innovations appropriées pour la production et la consommation de ciment, car la demande de ce matériau ne devrait pas diminuer. Voici quelques alternatives et innovations:
Structures métalliques
Actuellement, il existe déjà plusieurs constructions qui utilisent des structures métalliques.
Si l'on compare le rapport coût / bénéfice de ce type de construction, avec celui du béton armé (béton + fer), on obtiendra des avantages et des inconvénients, tels que:
En ce qui concerne la structure, alors que le béton doit être produit entièrement dans l'oeuvre, le métallique est seulement assemblé, ayant sa production faite en usine, ce qui accélère le processus.
La main-d'œuvre utilisée dans les travaux avec des structures métalliques est beaucoup plus petite que celle utilisée dans les travaux en béton armé, bien que les structures métalliques nécessitent une main-d'œuvre plus spécialisée. Les erreurs sont parfois permises et corrigées lorsqu'il s'agit de structures en béton. Cependant, les erreurs dans la structure métallique doivent être nulles.
Le poids de la structure métallique est inférieur à celui du béton armé, ce qui soulage les tensions sur les poutres et les colonnes.
Quant à la résistance de ces structures, elles sont équivalentes.
En ce qui concerne les délais de construction, la structure métallique présente plus d'avantages, puisque les étapes de construction peuvent être réalisées simultanément, contrairement aux structures en béton armé.
En ce qui concerne l'isolation thermique, les structures en béton armé ont un avantage sur les structures métalliques, car les structures métalliques surchauffent en été et se refroidissent trop en hiver, contrairement aux structures en béton, qui finissent par être plus douillettes et confortables.
Enfin, les structures en béton présentent un grand avantage par rapport aux structures métalliques en matière de protection incendie. Ce fait semble justifier l'utilisation encore très répandue des structures en béton armé.
Utilisation de bois certifié
Il existe différentes initiatives qui défendent l'utilisation du bois certifié dans la construction civile pour remplacer les structures en béton. Il existe de nombreux facteurs positifs préconisés pour cette pratique, tels que le fait que le bois est une ressource renouvelable, réduisant la quantité de gaz à effet de serre et étant un matériau résistant et facilement réutilisable.
Découvrez l'animation fournie par l'organisation non gouvernementale WWF-Brasil (World Wide Fund for Nature), qui aborde et encourage l'utilisation du bois certifié dans les projets de construction civile.
En plus de cette animation, il est intéressant de consulter la conférence de Michael Green à TED Talks, « Pourquoi devrions-nous construire des gratte-ciel en bois ». C'est un architecte qui évalue et propose la possibilité de construire des immeubles hauts et des ouvrages complexes avec du bois certifié (récupérateur de carbone) au lieu d'utiliser du béton et de l'acier. La présentation dure 14 minutes et aborde ce sujet de manière très innovante et intéressante. Découvrez la conférence ici.
Bioconcrete: du béton qui `` guérit '' seul
Le soi-disant bio-béton est une découverte capable de révolutionner complètement le secteur de la construction civile et la manière dont les êtres humains réalisent leurs constructions et réparations. Il est né des mains et de l'esprit de scientifiques néerlandais, de l'Université de technologie de Delft, et attire l'attention pour sa capacité à sceller ses propres fissures et fissures. Ce serait un béton doté de capacités «d'auto-guérison», tout comme il se produit dans la nature avec certains êtres vivants.
Selon ses créateurs, le bioconcrète porte ainsi son nom car il s'agit d'un produit 100% vivant. Cela est dû à la présence de bactéries dans le matériau, chargées de lui offrir des propriétés particulières. Les chercheurs mélangent du béton ordinaire avec du lactate de calcium et une colonie de micro-organismes ( Bacillus pseudofirmus ). Ces bactéries sont capables de survivre pendant plus de deux siècles dans les bâtiments, même dans des environnements difficiles.
En pratique, les fissures dans les bâtiments construits en bioconcrète sont régénérées lorsque les bactéries présentes dans le produit entrent en contact avec l'eau. Lorsqu'elles pénètrent dans les fissures, elles sont stimulées par l'humidité et commencent à consommer du lactate. Le résultat final, après la «digestion» de ces bactéries, est la production de calcaire, une substance responsable de la réparation du matériau.
Un autre aspect positif du bioconcrète est lié à l'étendue de la fissure qu'il est possible de récupérer, pratiquement sans limites, en étant capable de réparer jusqu'à des kilomètres de fissures. Cependant, pour un meilleur fonctionnement, la rupture ne peut pas avoir une largeur supérieure à 8 mm. De plus, les économies réalisées grâce à l'utilisation du bioconcrète sont inimaginables, car beaucoup d'argent peut être économisé.
Regardez la vidéo suivante, en anglais, mise à disposition par l'Université de Delft, Pays-Bas. Dans celui-ci, le concept et le fonctionnement du bio béton sont brièvement expliqués par l'un de ses créateurs.
Recyclage du béton
Le recyclage du béton est une alternative pour lutter contre l'énorme volume de déchets générés quotidiennement par la construction civile et pour aider à réduire les impacts environnementaux causés par l'extraction et la fabrication du ciment et du béton. Pour en savoir plus sur le recyclage du béton, consultez «La technique qui utilise des décharges électriques pour recycler le béton est testée avec succès».
Un obstacle majeur à l'utilisation du béton recyclé concerne la variabilité et l'incertitude des propriétés et de la qualité finale du matériau recyclé et comment cela affecterait la résistance, la rigidité et la durabilité des structures construites.
En raison du manque de connaissances jusqu'à présent, l'utilisation d'agrégats recyclés a été limitée principalement aux applications non structurelles, telles que les trottoirs, les routes et les travaux de nivellement des sols, bien que la qualité du matériau recyclé soit généralement plus élevée que nécessaire. dans ces applications non structurelles.
Ainsi, il est nécessaire de développer des recherches et des méthodes d'ingénierie appropriées pour une plus grande utilisation des granulats de béton recyclé dans les ouvrages de structure, tels que les bâtiments.
En plus de ceux-ci, il existe également d'autres alternatives qui visent à aider à réduire les impacts causés par l'industrie du ciment. Consultez les articles: «Les techniques alternatives atténuent les dommages environnementaux dans le processus de production du ciment» et «Clinker: sachez ce que c'est et quels sont ses impacts environnementaux».
Le ciment, comme déjà mentionné, est essentiel pour la «construction» de la société que nous connaissons aujourd'hui. Par conséquent, nous ne devons pas le diaboliser, mais rechercher des alternatives à grande échelle afin que ses impacts soient réduits et que des alternatives plus durables puissent être développées.
Sources: Association brésilienne du ciment Portland (ABCP) et risques associés à l'utilisation du ciment dans la construction civile
