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Construire en plâtre

De
320 pages
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Lecture(s) : 357
EAN13 : 9782296387607
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CONSTRUIRE

EN PLÂTRE

Marc NOLHIER
Ingénieur des Ponts et Chaussées Architecte DPLG

CONSTRUIRE EN PLA TRE
A

Cet ouvrage a été réalisé au cours d'un stage au Centre Scientifique et Technique du Bâtiment pour le compte du Plan Construction et Habitat. (lettre de commande n° 84.68, notifiée le 16 octobre 1984)

Editions L'Harmattan 5-7, rue de l'Ecole-Polytechnique 75005 Paris

Cet ouvrage a été réalisé sur matériel Apple Macintosh et édité sur Apple LaserWriter

@ L'Harmattan, 1986 ISBN: 2-85802-784-6

TABJLIE DIES MAT/IERIES

I

-

1.1 1.1.1

- Le système
Généralités Le gypse

LA PRODUCTION DU PLATRE

Ca 504

- H20

3 4 4 5 5 insoluble 6 7 7 7

Les hémihydrates L'anhydrite L'anhydrite L'anhydrite III ou anhydrite soluble dite surcuit ou anhydrite " I

La décomposition

1.1.2 Déshydratation - hydratation de Ca504
Déshydratation Hydratation Influence Influence Influence 1.2 Pratique 1.2.1 Cuisson A I des plâtres de la nature du gypse de la durée de cuisson de la granulométrie

- H20

7 7 8 9 9 10 11 12 12 12 13 13 15 16 17 18 19 21 23 23 24

-

de la cuisson
à chauffage direct

Les fours artisanaux Fours à cuve Meules Fours droits

BI

Four culée Les fours industriels modernes à feu direct Cylindre rotatif à contre courant Cylindre rotatif à co-courant Production simultanée Broyeurs-cuiseurs Procédé flash Procédé par fluidisation Four à grille d'hémihydrate et de surcuit

1 .2.2 Cuisson A I Fou r droit Four "pan" BI

à chauffage

indirect indirecte

Les fours artisanaux

à cuisson

25 25 25 26 28 29 29 31 36 37

Les fours modernes à cuisson indirecte Four rotatif à chauffage indirect Marmites à axe horizontal Marmites à axe vertical

Vis holoflite 1.2.3 Capteur solaire plan Cuisson par voie Autoclaves Cuisson 1.3 en solutions salines humide

41 41

. Traitements
Extraction

avant et après cuisson

1.3.1 Les traitements classiques
Stockage amont Concassage Refroidissement, Broyage Traitements mûrissement

42 42 43 43 44 44 45 45 46 48 50 50 52 54 54 55 56 56 57 58 60

avant livraison

Contrôle de qualité du plâtre 1 .3.2 Les traitements du phosphogypse Traitement amont de la production du phosphoplâtre Radioactivité du phosphogypse Intérêts et limites de la valorisation Utilisation 1.4 du phosphogypse du phosphogypse routière

en technique

. Conclusions
Quelle taille d'installation? Quel plâtre produire? Quel mode de production choisir? Quelle technologie choisir?

1.5

.

Bibliographie

ii

Il - CONNAISSANCE 2.1 - Caractéristiques

DU MA'TERIAU

62

structurelles

du plâtre pur

2.1 .1 Influence du taux de gâchage 2.1 .2 Dureté et résistances mécaniques Influence de la teneur en eau Influence de l'humidité atmosphérique sur les essais Autres influences des modalités d'essais 2.1.3 Variations dimensionnelles à la prise Gonflement des hémihydrates Gonflement des anhydrites 2.1.4 Variations Retrait d'origine hygrométrique

63 63 65 67 70 70 71 74 74 76 76 76 77 78 78 80 84 85 85 86 88 89

Mouillage, séchage 2.1.5 Variations d'origine thermique 2.1.6 Déformation sous charge Coefficient d'élasticité linéaire Fluage 2.1 .7 Conclusion sur les caractéristiques structurelles 2.2 Maîtrise des temps d'emploi du plâtre "pur" 2.2.1 Mécanismes d'hydratation des hémihydrates Mesures pratiques des temps de prise 2.2.2 Adjuvants accélérateurs

-

2.2.3 Adjuvants 2.2.4 Effets

retardateurs des adjuvants

secondaires

2.3 - Caractéristiques des mortiers et bétons 2.3.1 Caractéristiques des mortiers de plâtre
Maniabilité de la pâte Temps de prise Densités apparentes Gonflement initial Résistances mécaniques Mise en œuvre par compactage Agrégats légers 2.3.2 Caractéristiques des Adjuvants fluidifiants bétons de plâtre

91 93 93 94 94 95 95 95 99 102 102 108

iii

2.3.3 A I BI CI 2.3.4

Armatures Armatures Protections Armatures Armatures Adjuvants Mélange

des d'acier

matériaux

à base

de plâtre

108 109 111 112 113 113 114 115 119 120 120 121 121 121 122 122 123 123 124 124

contre la corrosion en fibres de verre végétales du plâtre hydrofugeants

des métaux

Hydrofugation

avec des liants hydraulisants divers

2.3.5

Adjuvants

Rétenteurs d'eau Durcisseurs Agents anticryptogamiques Plâtre cellulaire 2.3.6 Bétons Anhydrite d'anhydrite artificielle ou plâtre à plancher ou de synthèse

2.4 2.4.1

-

Anhydrites naturelles Plâtre et confort Résistance au feu

Mécanismes de la résistance Règlementation Dispositifs 2.4.2 Isolation techniques thermique

au feu contre l'incendie

de protection

125 125

Conductivité thermique, isolation Capacité calorifique, inertie Absorption Régulation 2.4.3 2.4.4 Isolation Décoration, Les enduits Le stuc Le staff 2.5 - Bibliographie hygrométrique acoustique esthétique

127 127 129 130 131 132 133 133 133 136

iv

III

- ARCHITECTURE
Etanchéité Exigences Mécanismes

ET CONSTRUCTION à assurer

140 140 141 141 141 142 143 143 144 146 147 147 147 148 148 149 149 152

3.1 - Les fonctions 3.1.1 Entretien 3.1.2

3.1.3 Stabilité mécanique Exigences Recommandations sur le dimensionnement Comportement sous sollicitations sismiques 3.1.4 Sécurité incendie

3.1.5 Confort thermique et acoustique 3.1.6 Esthétique 3.2 La conception architecturale 3.2.1 L'implantation 3.2.2 Le dessin du bâtiment

-

Les bottes Les chapeaux 3.2.3 Autres Doubles
3.3

dispositifs
parois

architecturaux
humides

153 153 156 158 158 159 160 161 161 162 164 166 167 168 171 172 172 173

-

Les points d'eau isolés et les pièces Les protections superficielles

3.3.1 Liants
Ettringite

hydrauliques
et thaumasite

et plâtre

3.3.2

Le liant 45 Des expériences encourageantes Les enduits à base de plâtre Pathologie de "adhérence des enduits Mécanismes Mécanisme Pathologie du décollement de la dureté de l'aspect des enduits des enduits

3.3.3

Enduits

en plâtre

grossier

3.3.4

Enduits de plâtre-chaux-sable Influence de la chaux La tradition parisienne l'enduit Une redécouverte,

MPC

v

3.3.5 Les enduits en plâtre L'enduit Lutèce-PROJEXt

hydrofugé

175 175 177 177 178 179 180 182 184 184 186 191 191 191 192 193 193 193 194
198 199 202 202 203 204 206 209 209 211 213 214 214 1960 1980 215 219 221

L'expérience sénégalaise. . . . . . suggère des pistes d'innovation
3.3.6

Peintures

3.3.7 Le plâtre nu 3.4 Conclusions 3.5 Bibliographie

-

IV
4.1

-

de pierres de gypse 4.1.1 La construction traditionnelle dans le Souf 4.1.2 Variations et évolutions de la tradition

- La maçonnerie
La construction Modernisation

PROCEDES

CONSTRUCTIFS

4.2

- La maçonnerie
Généralités Fabrication

traditionnelle de la tradition

au Mzab constructive

soufi

4.2.1 Fabrication

de petits éléments des éléments de maçonnerie
séchage

Le plâtre de préfabrication sur la fabrication,

des carreaux

Fabrication des blocs 4.2.2 La maçonnerie de carreaux A / Constructions en carreaux de plâtre porteur Prototype de la Société LAFARGE Réalisations sénégalaises Postes de santé à Pikine Bâtiment Chodak

8/

Utilisationdes carreaux comme remplissage
Logements Logements Réalisations Réalisations Réalisations Réalisations Réalisations de Diama de Darou de la société GIPSBOW de blocs allemandes algériennes des années algériennes des années mauritaniennes

4.2.3 La maçonnerie

vi

4.3

- Les
- La

procédés

de banchage

Expérience Expérience Expérience
4.4

polonaise marocaine française

223 223 224 224 227 227 228 229 229 230 230 232 234 234 236 237 239

4.4.1 4.4.2

préfabrication de grands éléments Panneaux lourds de hauteur d'étage Plaques de parement en plâtre Hôpital Saint-Joseph à Saint Petersburg, E.U. Logements à Stockholm, Suéde

4.5 Les techniques de projection 4.5.1 Machines à projeter le plâtre
4.5.2 Projection Expérience Expérience sur résille métallique

-

4.5.3 Projection

sur végétaux sénégalaise malienne

4.5.4 Projection sur coffrage 4.6 Bibliographie

-

v - ECONOMIE ElA CONSTRUCTION D

5.1 Secteur informel, secteur moderne 5.1.1 Le cas du Souf algérien 5.1.2 Les cas mauritaniens et sénégalais 5.2 Formation des coûts du plâtre en poudre 5.2.1 Choix de l'unité de production La taille de l'unité

-

EN PlATRE

241 241 242 245 246 246 247 248 249 250 250 253 253 254 255 255 255 256 257

La diversification La mécanisation

des sources énergétiques

5.2.2 Formation des prix de revient Les cas sénégalais et mauritanien 5.2.3 Les prix du plâtre de préfabrication En Afrique de l'Ouest Dans le Maghreb En France En conclusion

des coûts des petits éléments 5.3.1 L'ag gloméré creux de ciment de 15 cm 5.3.2 Le bloc A.D.A.U.A. de béton de plâtre
5.3

- Formation

vii

5.3.3 Le carreau alvéolé P.S.O.A. de 15 cm Le moule ouvrant, un bon choix Les coûts et prix du carreau P.S.O.A. 5.4 Formation des coOts des murs 5.4.1 Prix de revient du mur en aggloméré 5.4.2 Prix de revient du mur en carreaux de 15 cm 5.4.3 Les innovations potentielles Le carreau REXCOOP 15 cm de

-

258 258 259 261 262 263 264 265 267 267 268 269 269 272 273 273 274 275 275 276 277
278 279 281

Le bloc creux en béton de plâtre Conclusions sur les coûts des murs finis 5.5 - Intérêts des acteurs de la filière 5.5.1 Intérêts des industriels Les industriels du plâtre Les industriels du ciment 5.5.2 Intérêts des architectes et des bureaux de contrOle 5.5.3 Intérêts des entreprises de construction 5.5.4 Intérêts des maîtres d'ouvrage Le coût de J'opération globale L'image du plâtre Les motivations de l'acheteur 5.5.5 Intérêts de l'Etat 5.6 5.7

- Conclusions - Bibliographie

VI - DOCUMENTATION CONSULTEE

PREAMBULE
Le plâtre est un matériau familier. Le monde entier reconnaît les qualités des enduits intérieurs à base de plâtre. Dans les pays industrialisés son utilisation est de plus en plus développée pour la réalisation des cloisons, des revêtements et des doublages intérieurs. Le plâtre présente en effet bien des attraits: sa fabrication est peu énergivore et se satisfait d'investissements et de procédés peu sophistiqués, ses qualités thermiques soutiennent la comparaison avec nombre d'autres matériaux, il se prête particulièrement bien à la fabrication de composants industrialisés d'une grande précision dimensionnelle et sa souplesse architecturale est reconnue. Ce n'est néanmoins pas un matériau simple, ainsi que l'atteste l'abondance de la littérature qui le concerne. C'est peut-être pourquoi, la construction en plâtre, c'est-àdire sa valorisation dans le gros œuvre des bâtiments, y compris comme paroi extérieure porteuse, reste encore du domaine de l'expérimentation. Le présent ouvrage fait le point sur les recherches et les expériences engagées depuis une trentaine d'années sur le thème de la construction en plâtre. Il complète ainsi les nombreuses publications qui traitent des utilisations plus classiques du matériau. Le premier chapitre de cet ouvrage aborde la fabrication du matériau, en détaillant les procédés les moins élaborés qui peuvent s'adapter à la réalisation de petites unités de production. Le second chapitre décrit ensuite les principales caractéristiques du matériau, celles que le concepteur doit connaître pour construire. Les deux chapitres suivants concernent les expressions architecturales et les procédés constructifs de la construction en plâtre. Ce sont sans doute les plus originaux. Ils sont illustrés par des réalisations concrètes situées dans des pays très divers. L'ouvrage se conclut sur une étude économique, où la construction en plâtre est comparée à son principal concurrent, la construction en agglomérés de béton de ciment. Dans ce cinquième chapitre, l'accent est mis sur les pays d'Afrique du Nord et du Sahel pour lesquels les conditions climatiques et économiques semblent favoriser le développement de ce type de construction. La conception de l'ouvrage s'est appuyée sur les expériences personnelles de l'auteur, ainsi que sur une importante revue bibliographique internationale qui est listée dans le dernier chapitre. Tous ces ouvrages ont été rassemblés, à Paris, dans la bibliothèque du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment où ils peuvent être consultés. J'adresse mes plus vifs remerciements à tous les techniciens allemands, anglais, belges, hollandais. marocains, mauritaniens, algériens, polonais,

tunisiens, sénégalais et français qui m'ont facilité l'accés à certaines informations et qui ont bien voulu m'aider de leurs conseils. Je remercie tout spécialement messieurs Desnot et MerIet du Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, monsieur Daligand du Syndicat National des Industries du plâtre, monsieur Pinault de la Société POLlET et CHAUSSON, monsieur Zuber des Plâtres LAFARGE et monsieur Biau du Plan Construction et Habitat pour avoir bien voulu relire et corriger cet ouvrage.

Paris, le 22 mars 1986

Marc Nolhier

1

-

LA PRODUCTION DU PLATRE

Le plâtre résulte de la cuisson, à température modérée, du gypse ou sulfate de calcium dihydraté. Le minéral d'origine existe dans la nature sous deux formes stables: le gypse proprement dit de formule CaS04' 2 H20 et l'anhydrite naturelle de formule CaS04' Ces deux minéraux se présentent sous des aspects très variés qui résultent des conditions de leur formation et des impuretés incorporées. Le gypse peut également être un matériau de synthèse. Il est en effet produit en quantités importantes par des industries de la chimie minérale telles celles de l'acide phosphorique (industrie des engrais), de l'acide borique, de l'acide fluorhydrique, des acides citriques et tartriques, des pigments de titane. Ces sous-produits industriels portent le nom de leur industries d'origine; on parle de phosphogypse, de borogypse, de fluoranhydrite, de citrogypse et de titanogypse. Il existe enfin des gypses de désulfuration des fumées de combustion. Ils sont produits par les industries qui consomment des combustibles riches en soufre comme les centrales thermiques, les usines chimiques, les aciéries, etc... Les gypses d'origine naturelle sont naturellement les plus utilisés, viennent ensuite, loin derrière, les gypses de désulfuration puis les phosphogypses. L'utilisation des gypses de désulfuration, déjà très développée en Allemagne et au Japon, va sans doute devenir un enjeu important dans les pays industriels motivés par la sauvegarde de l'éco-système. En retirant plus ou moins d'eau au gypse d'origine, on obtient toute une gamme de produits. Cette transformation est l'objet des industries de production du plâtre. Ces produits, tous appelés plâtres, présentent des formules chimiques intermédiaires entre celles des deux états naturellement stables, le dihydrate CaS04' 2 HzO et l'anhydrite CaS04' Gâchés, c'est à dire mélangés avec de l'eau, les plâtres se rehydratent, font prise et durcissent pour redonner un sulfate de calcium bihydraté proche du gypse initial. C'est le processus de base de la construction en plâtre. Déshydratation, réhydratation, les principes théoriques semblent simples. Ils cachent une réalité beaucoup plus complexe. Il existe en effet une très grande variété de plâtres: plâtres de préfabrication, plâtres de construction gros et fin, plâtres pour enduits de haute dureté, plâtres à projeter, plâtres pour enduits extérieurs, plâtres à mouler pour l'industrie, plâtres médicaux, etc... Chaque carrière, chaque mode de traitement, et plus particulièrement chaque type de cuisson influe sur les caractéristiques du produit final.

Pour comprendre les raisons de cette diversité, il faut tout d'abord analyser le système CaS04' H20, puis décrire les principaux traitements artisanaux et industriels mis au point, au premier plan desquels figurent les installations de cuisson. On peut ensuite en déduire des recommandations pour le choix des procédés de production à utiliser dans les pays en développement. 1.1 1.1.1

-LE

SYSTEME CaS04

- H20

Généralités

Le plâtre est produit depuis l'antiquité, mais les premières données scientifiques le concernant ont été recueillies en 1768, par Lavoisier, qui décrivait ainsi ses expériences:
«

La pierre spéculaire réduite en poudre et passée au tamis de soie est mise ensuite dans un chaudron de fer sur le four. Elle acquiert, par un degré de chaleur assez doux, plusieurs propriétés des liquides: elle se met de niveau y plonge; comme eux, elle offre très peu de résistance aux corps qu'on quelquefois même on voit à sa surface un mouvement semblable à celui de l'eau qui bouillonne.. ce mouvement n'est guèrp occasionné, comme on pourrait le penser d'abord, par des particules d'air dilatées qui s'en échappent. " « Pendant toute cette opération, on voit s'élever de la matière une vapeur, une fumée lé,qère.. mais peu à peu, à mesure que la chaleur augmente, on la voit diminuer puis cesser enfin tout à fait.. en même temps, le fond du chaudron commence obscurément à rougir, cette fluidité apparente diminue, la matière ne cherche plus le niveau comme auparavant, elle devient lourde, plus difficile à remuer. A ces signes, qui ne sont pas difficiles à saisir, retirer le chaudron du feu, il a acquis précisément le de,qré de calcination nécessaire pour être employé dans la sculpture et dans les bâtiments.

"

temp_

°c
22 20 18 16 140 120 100 80 60 40 20 10 20

vers la formation de surcuit

2ème bouillo

1

er bouillon

temps 30 40 50 60 70 80 minutes

COURBE

CARACTERISTIQUE

DE CUISSON

D'UN

GVPSE

4

Lavoisier remarqua, par ailleurs, que la déshydratation du gypse se fait en plusieurs temps et que les trois premiers quarts de l'eau combinée sont beaucoup plus faciles à éliminer que le dernier. Ces observations sont imagées par l'évolution de la courbe de cuisson d'un plâtre ci-desssus.

La courbe, ici arrêtée au dessus de 250°C, présente deux plateaux
caractéristiques.

La première pente correspond au chauffage de l'installation, dans un premier temps, puis au chauffage de la masse du gypse dans un second temps. Le premier plateau correspond au premier bouillon observé par Lavoisier. Ce palier caractérise la première déshydratation du gypse qui se transforme alors en hémihydrate de formule CaS04, 1/2H20 en perdant 70 % de son eau de constitution. Une fois cette réaction terminée, le bouillonnement cesse et la température de la masse du plâtre remonte sur la seconde pente. Le second plateau correspond à un second bouillon durant lequel les derniers 30 % d'eau de constitution sont éliminés. A ce stade, on obtient le premier composé anhydre du système CaS04' H20. Il s'agit de l'anhydrite III, encore appelée anhydrite soluble en raison de son extrême instabilité en présence d'humidité athmosphérique. Une fois cette réaction achevée, la température s'élève à nouveau pour arriver vers 400°C à 500°C, selon la matière première, à un troisième palier qui caractérise la transformation de l'anhydrite III en anhydrite II. Ce dernier produit, de formule CaSa 4' est également appelé anhydrite insoluble ou surcuit. En poussant ainsi la cuisson jusqu'à 1.450°C, et en faisant varier la pression de vapeur d'eau dans l'enceinte de cuisson on met en évidence six phases principales dans le système CaS04' H20 :

a-

Le gypse Le gypse est cristallisé dans un système monoclinique. Il se présente, au

niveau de la molécule, en une structure feuilletée qui alterne deux couches de sulfate de calcium avec une couche d'eau. Le gypse sec fixe ainsi 20,93 % de son poids en eau.

b-

Les hémihydrates

On les appelle indifféremment hémihydrates ou demihydrates. De formule CaS04' 1/2 H20, ils cristallisent dans un système rhomboédrique. L'hémihydrate sec conserve encore 6,2 % de son poids en eau. Selon cenains auteurs la réalité ne serait pas aussi simple et la teneur en eau des hémihydrates varierait de 0,15 à 0,66. La formule 1/2 H20 ne serait alors qu'un cas paniculier de solution solide d'insertion de l'eau dans le sulfate de calcium anhydre.

5

Il existe deux variétés principales d'hémihydrate : la variété

f3

et la variété 0<:.

On obtient l'hémihydrate f3 en cuisant le gypse à la pression atmosphérique de façon que l'eau s'élimine à l'état de vapeur sèche. On obtient l'hémihydrate 0<:en le cuisant à des pressions supérieures à la pression athmosphérique de façon que l'eau s'élimine

sous forme liquide. La variété

f3

est celle dont la production est la plus aisée. Mais,

les caractéristiques mécaniques du produit final, une fois sa prise faite, sont largement supérieures avec la variété 0<:.

Entre les deux variétés 0<:et

f3

existe une série plus ou moins continue de

variétés intermédiaires dite 0<:de basse pression (0<:BP). Ces variétés se forment lorque la cuisson se déroule dans une atmosphère de vapeur alternativement sèche et humide. Ceci peut se produire dans certains fours. En l'absence de modificateurs de prise, l'hémihydrate gâché dans l'eau, se retransforme en gypse à 95 %, en environ trente minutes. L'hydratation est complète en moins de deux heures. Les hémihydrates sont les plâtres dont la fabrication est la plus aisée. Les caractéristiques mécaniques finales des produits obtenus sont comparables à celles qui résultent de l'utilisation des autres phases du système CaS04 - H20. La différence essentielle concerne la durée de prise: plus le plâtre est cuit ou surcuit, moins il prend rapidement. On parle de "réactivité" du plâtre. Dans le passé, on ne savait pas comment ralentir la prise du plâtre autrement qu'en utilisant une certaine quantité de surcuit. Désormais, la vitesse de prise est plutôt maîtrisée grâce à l'emploi d'adjuvants chimiques. Ce problème étant levé, l'industrie moderne du plâtre tend de plus en plus à fabriquer exclusivement des semihydrates.

c-

L'anhydrite 11/ ou anhydrite soluble

Il faut considérer ce produit comme une étape intermédiaire dans la transformation des hémihydrates en anhydrite II. On peut en effet, difficilement observer cette phase seule. D'une part, les températures industrielles nécessaires à la formation de l'anhydrite III (de l'ordre de 180°C) produisent de faibles quantités d'anhydrite II, et d'autre part l'anhydrite III, se transforme très rapidement en semihydrate au contact de l'humidité de l'air. L'anhydrite III cristallise dans un système hexagonal. Sa formule est CaS04' £ H20 avec £ compris entre 0,06 et 0,11, ce qui signifie que l'anhydrite III fixe une quantité faible et variable d'eau. L'anhydrite III est dite soluble en raison de son instabilité, c'est-à-dire de son extrême avidité d'eau atmosphérique. Le processus de retransformation de l'anhydrite III en hémihydrate est appelé réversion. Ce processus de reversion est fondamental à contrôler, car l'anhydrite III est un puissant accélérateur de la prise du plâtre, ce qui n'est pas systématiquement désiré. Gâchée avec de l'eau, l'anhydrite III fait prise en quelques minutes. C'est le plâtre le plus "réactif'.

6

d

-

L'anhydrite

Il dite

surcuit

ou anhydrite

insoluble

L'anhydrite II a comme formule CaS04' Elle cristallise dans un système rhomboédrique. Cette phase est stable, elle existe dans la nature. L'anhydrite n, appelée couramment surcuit, est produite industriellement à des températures variant de 300°C à 700°C. L'anhydrite n est également appelée insoluble car sa cinétique d'hydratation est lente, d'autant plus lente qu'elle a été obtenue à des températures élevées. On considère conventionnellement qu'un surcuit est actif lorsqu'il est complètement hydraté à l'issue d'un séjour de sept jours dans l'eau liquide. Au delà de 700°C, on parle de plâtre "cuit à mort", le produit ne s'hydratant que très lentement (parfois en plusieurs mois). Le surcuit actif est traditionnellement utilisé, en France et en Espagne, dans la fabrication des enduits à base d'hémihydrate. Il se comporte comme une charge inerte au moment de la gâchée en donnant du corps à la matière durant le travail, et complète la solidité de l'enduit en place par une cristallisation complémentaire qui est décalée dans le temps par rapport à la prise du semihydrate.

e

-

L'anhydrite

I

L'anhydrite l, de formule CaS04' est obtenue par cuisson aux environs de 1.200°C. Cette phase n'est pas stable aux températures ordinaires car elle se
retransforme en anhydrite n en refroidissant en dessous de 1.200°C.

f-

La décomposition

Au delà de 1.450°C,l'anhydrite I se dissocie en CaO (chaux vive) et SÜ:3.Cette décomposition peut également se produire à une température plus basse dans un milieu oxydo-réducteur (dès 800°C si le four est fortement ventilé). Cette décomposition a effectivement lieu dans certains fours, pour peu que la matiére entre en contact avec les flammes. C'est ce qui se passe dans certains fours artisanaux, à la surface des pierres de gypse qui forment la base du foyer.

1.1.2 Déshydratation - hydratation de CaS04 - H20

.

Déshydratation

Les domaines de stabilité des différentes phases du système CaS04' H20 peuvent être déduits des températures qui correspondent aux solubilités de leur différentes combinaisons. En effet, en thermo-dynamique, la variété qui à une température donnée présente la solubilité la plus faible, est la seule stable. Les courbes de solubilité des phases du système CaS04' H20 tracées ci-après sont des valeurs moyennes.

7

solubilité 9 de CaS04/1itre
9 8

COURBES

DE SOLUBILITE

DANS

l'EAU

DU SYSTEME

CaS04

- H20

7 6 5 hémihydrate ~

:
2
o

':;:::i.lI~
.......

gypse
anhy drite Il

--- --100

émihydrate
~

ex

50

150 température

GC

Les points d'intersection des courbes de ce diagramme représentent les états pour lesquels deux phases du système C aSO H20 ont la même solubilité. 4' L'intersection des courbes gypse et hémihydrate se situe à 97°C, ce qui signifie que la déshydratation du gypse commence à 97°C en milieu liquide. De même, les courbes gypse et anhydrite se croisent aux alentours de 42°C. Celà explique comment le gypse et l'anhydrite ont pu se déposer dans les dépôts évaporitiques naturels, selon que la température était en-deçà ou en-delà du seuil des 42°C. D'autres calculs, tels ceux menés à partir des chaleurs spécifiques des valeurs d'entropie et des chaleurs d'hydratation, ou ceux menés à partir des mesures de pression de dissociation, donnent d'autres points de transformation entre les phases. Tous ces résultats théoriques concordent rarement avec les résultats expérimentaux. Les écarts proviennent notamment du fait que les calculs théoriques concernent des substances pures alors que la pratique industrielle ne concerne en réalité que des mélanges: mélanges des minéraux d'origine mais également mélanges des conditions physico-chimiques au cours des traitements. Les conditions pratiques de cuisson et de broyage, la présence d'impuretés, influent donc largement sur les résultats finaux obtenus après la prise.

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Hydratation des plâtres
Deux théories ont été avancées pour expliquer la prise du plâtre.

La théorie dite "colloïdale" repose sur la formation intermédiaire d'un gel après le gâchage.

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La théorie dite "de cristallisation", plus ancienne puisqu'eUe a été avancée par Le Châtelier en 1887, est généralement admise à l'heure actueUe. Selon cette théorie, les plâtres (hémihydrates, anhydrites solubles, surcuits) se mettent en solution saturée dans l'eau du gâchage. Les plâtres étant plus solubles que le gypse aux températures ordinaires (cf. schéma précédent), l'eau de gâchage est sursaturée en gypse, et ce dernier précipite. Ce qui permet la mise en solution d'une nouveUe quantité de plâtre, puis la précipitation d'une nouvelle quantité de gypse. L'hydratation du gypse se poursuit ainsi jusqu'à la consommation totale du plâtre ou de l'eau. Cette théorie de la dissolution-recristaUisation met en évidence une période d'induction durant laquelle se forment des germes de recristallisation. Ces germes sont notamment révélés par des chocs thermiques et mécaniques au moment de la cuisson et du broyage. Plus le nombre de germes est grand, plus le plâtre est réactif. Il faut noter par aiUeurs que la vitesse de dissolution des plâtres dans l'eau ou la quantité des germes de cristallisation peuvent être modifiées par la présence d'impuretés existant dans le minéral d'origine ou par l'ajout au cours du traitement d'adjuvants accélérateurs ou retardateurs de prise.

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Influence de la nature du gypse

Dans le système CaS04' H20, comme pour tous les solides, les réactions chimiques et les changements de phase sont initiés en des points particuliers. Ces points sont constitués soit par des imperfections du réseau cristallin, soit par la présence d'impuretés. L'existence, le nombre, l'efficacité de ces points particuliers sont déterminés par l'histoire de la formation du nlinéral d'origine. C'est ce qui explique les caractéristiques très différentes des produits obtenus à partir de gypses d'origines variées, même s'ils sont traités dans la même installation. Il faut enfin noter que ces impuretés peuvent, au moment de la prise, considérablement accélérer ou retarder la recristallisation.

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Influence de la durée de cuisson

Pour la production d'une phase donnée, un temps de cuisson long peut compenser partiellement une température modérée, et vice versa. Des réactions de déshydratation peuvent s'amorcer à des températures inférieures à la centaine de degrés centigrades et conduire à la formation complète d'hénlihydrate, pour peu que les températures soient appliquées sur un temps long. C'est ce qu'ont montré Mould et Williams (1974), en étudiant la déshydratation du gypse sous des températures modérées et une à pression de vapeur d'eau ordinaire (13 mm de mercure). Les courbes ci-après ont été établies pour un morceau découpé au centre d'une plaque de plâtre cartonnée de 9,5 mm d'épaisseur. Sous une pression de vapeur d'eau rencontrée couramment (13 mm de mercure), la déshydratation en dessous de 100°C s'arrête à II,5 % de perte en poids d'eau. A 12SoC, on atteint environ 15 % de perte

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en moins d'une dizaine d'heures, c'est-à-dire que le gypse a totalement été transformé en hémihydrate. A lOsoC, ce stade est atteint en une centaine d'heures.

poids d'eau perdue en ~

DESHVDRATATION SOUS 13 mmHg

DE l'HEMIHVDRATE DE VAPEUR D'EAU

(d'après Mould et '«'i1liam, 1974)

14
16

/
10/

/

)~C

::

6
4
2 o

JlY~'C
10 heures 1 jour

/

(
1 année

1 semaine

1 mois

Il faut enfin noter que le temps pris par le plâtre, mélangé avec de l'eau, pour se retransformer en gypse dépend de la température et du temps de cuisson auxquels il a été soumis. En résumé, on peut considérer que, pour une phase donnée, plus la cuisson est rapide, et donc plus la température est élevée relativement aux chiffres théoriques avancés plus haut, plus le temps de prise sera court.

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Influence de la granulométrie

Plus un gypse est fin, plus sa cuisson peut être rapide. Le gypse conduit mal la chaleur et l'intérieur des grosses particules est beaucoup moins bien cuit que leur périphérie. C'est ce qui se passe généralement dans les dispositifs de cuisson artisanaux. Une fois broyés, ces gros grains donneront un mélange d'incuit, d'anhydrite soluble, d'hémihydrate et de surcuit. La présence des deux premières phases accélérant considérablement la prise des deux dernières. De façon similaire, plus un plâtre est broyé finement et plus sa dissolution et donc son hydratation sont rapides. Ainsi, l'anhydrite naturelle, broyée à la granulométrie d'un plâtre ordinaire ne fait pratiquement pas prise. Mais, si l'on pousse son broyage à quelques dizaines de microns, son hydratation devient appréciable. Par ailleurs, plus la granulométrie d'un gypse et d'un plâtre sont étroites, plus leur cuisson et leur prise peuvent être homogènes, et donc plus le produit final présente une réactivité régulière. C'est un argument commercial essentiel du point de vue des utilisateurs.

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1.2

- PRATIQUE

DE

LA

CUISSON

La déshydratation des gypses est donc fonction de la température, de la durée de la cuisson, de la nature du gypse, de la présence ou non de diverses impuretés, de la granulométrie mais également d'autres paramètres comme la pression de vapeur d'eau. La cuisson sous pression atmosphérique, c'est à dire sous faible pression partielle de vapeur d'eau, est dite cuisson en voie sèche. C'est la plus courante. Elle conduit à la fabrication d'hémihydrate (3pour les températures inférieures à 200oe, et de surcuit au dessus de 350oe. La méthode par voie sèche regroupe la majorité des procédés de cuisson utilisés pour produire les plâtres courants, qu'ils soient de préfabrication ou de construction. La cuisson sous pression de vapeur d'eau saturante est dite cuisson en voie humide. Elle conduit à la production de l'hémihydrate Q: qui est utilisé dans la fabrication des plâtres spéciaux de moulage pour prothèses dentaires et autres produits de précision. La cuisson sous voie humide s'opére dans des autoclaves ou dans des solutions salines à point d'ébullition supérieur à IOOoe. Les pratiques artisanales et industrielles ont optimisé les différents paramètres de la cuisson, principalement afin de diminuer les coûts de production, mais également dans le but de garantir l'homogénéité et la régularité des qualités des produits d'une cuisson à l'autre. ees optimisations conduisent à retenir des températures de production supérieures aux températures théoriques citées précédemment. Dans l'industrie moderne ces températures sont généralement les suivantes:

COS04 2H20 gypse CoS04

150°C

. .

hemihydrete 0<ou f3 190°C
f3

,

COS04

1. H20 2

1. H20
-

hé mi hYdret~ 0< ou

CoS04 EH20 enhydrite soluble CoS04 enhydri te Il

CoS04 E H20
enhydrite soluble CoS04 anhydrite Il CoS04 anhydrite I
TEMPERATURES

250 Ù 700°C---+ 1200°C 1450 °C

.
.

COS04 anhydrite I

CoO + 503
chaux

INDUSTRIELLES

MOYENNES DE CUISSON

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Le panorama des dispositifs de cuisson utilisés pour produire les plâtres est extrêmement diversifié. Il va de l'utilisation des techniques artisanales les plus frustres à celle des procédés industriels fortement automatisés. La rationalisation des techniques de production n'ayant commencée qu'au début du vingtième siècle, les différents procédés de la gamme sont encore pratiquement tous utilisés à des niveaux différents selon le développement local de la filière plâtre. La conception des procédés modernes est soit inspirée par l'amélioration des anciens dispositifs artisanaux, soit dérivée des industries similaires (chaux et ciments), qui se sont modernisées plus tôt que l'industrie plâtrière. La conception des appareils résulte également, et celà devient de plus en plus courant, d'une démarche autonome des plâtriers. On peut diviser l'ensemble des procédés par voie sèche en deux classes: celle où les gaz de combustion sont en contact avec le gypse à cuire et celle où ils ne le sont pas. Les premiers dispositifs sont dits à chauffage direct et les seconds à chauffage indirect.

1 .2.1 Cuisson

à chauffage

direct

Les plâtres produits par les fours à chauffage direct sont plus ou moins brusquement saisis par les gaz brûlants issus du foyer; ils présentent en conséquence un début et une vitesse de prise rapides. Ce sont les plus réactifs.

A - Les fours artisanaux
A Paris, une légende attribue la découverte du plâtre à un berger qui, pour cuisiner son repas sur la butte de Montmartre, avait improvisé un foyer avec les pierres du site. Après une averse, il avait retrouvé ces pierres liées entre elles. C'était du gypse. Voici, sans doute, le mode le plus ancien de cuisson du plâtre (Benhamou, 1981).

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Fours à cuve

Le four à cuve est une amélioration primitive de ce premier procédé. La cuve est un trou cylindrique creusé dans le sol. Il est rempli alternativement de couches de combustibles (branchages ou houille) et de couches de gypse. Ce procédé est encore utilisé de nos jours en Libye, dans la région de Mizda au sud de Tripoli (Crane, 1980). Des fours à cuve ont également été construits en maçonnerie, en élévation au dessus du sol. Hauts d'environ 5 m, on les chargeait par le haut et les vidait par le bas. Ce type de four était notamment utilisé pour la fabrication du plâtre à plancher (anhydrite TIde haute température).

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Meules

Le second mode de cuisson de l'histoire a été sans doute inspiré du processus de fabrication du charbon de bois en meule. Il consiste à réaliser un tas de pierres de gypse et de combustible végétal ou animal puis à y mettre le feu. On retrouve encore quelques exemplaires de ces meules en fonctionnement dans la région du Souf, au sud est de l'Algérie.

four à meule prêt à servi rI El Oued

(cliché NOLHIER)

Ce type de cuisson en meule peut être amélioré. On construit des voutains en forme d'étoile avec les pierres de gypse. Cette étoile est recouverte de pierres de granulométrie décroissante de façon à constituer une meule. Les voutains qui constituent les branches de l'étoile étant conçus avec une légère pente vers le centre, on y fait couler du mazout. La cuisson dure environ deux jours et le refroidissement prend plusieurs jours. Le résultat contient 20 % à 40 % d'hémihydrate, le reste étant constitué d'incuits (5 % à 15 %) et de surcuits (S.N.I.P., 1982).

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Fours droits

Il s'agit d'un cylindre vertical réalisé en pierres de gypse hourdées au plâtre d'environ deux mètres de diamètre et trois mètres de haut. Ce cylindre est généralement adossé à une pente de façon que l'on puisse facilement accéder en bas et en haut du

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four. Une voûte est construite en bas du four avec des grosses pierres, puis le cylindre est rempli de pierres de granulométrie décroissante vers le haut et les bords. Une centaine de ces fours sont encore utilisés autour d'El Oued et de Touggourt, dans le Sud Algérien. La cuisson est assurée en deux ou quatre heures lorsqu'on brûle des troncs de palmiers. En plus de temps si l'on ne dispose que des palmes, le plâtre produit est alors de qualité inférieure. Dans ce type de four, la cuisson est considérée comme satisfaisante lorsque l'on peut enfoncer aisément une tige de fer dans la masse des pierres. La production moyenne est de l'ordre de 300 kg par cuisson.

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FOUR DRO IT RADITIONNEL

4

alimentation

. en bOIS

Selon ses ressources, le producteur peut apporter plusieurs améliorations à ce procédé. Il peut renforcer la construction du four, en noyant dans le mortier de liaison des pierres plusieurs rangs de gros fil de fer barbelé qui cerclent ainsi le cylindre. Il peut remplacer la voute en pierre par des barres d'acier de récupération comme des rails ou des grosses cornières. Il peut également couvrir le haut du four avec une tôle ondulée pour concentrer la chaleur. Enfin et surtout, il peut, au bas du four, fermer la bouche d'entrée du foyer par une plaque d'acier et installer un brûleur au fuel. Ces fours améliorés ou non produisent un mélange d'hémihydrate, d'incuit, de surcuit et parfois de chaux vive. Ce mélange est très variable selon les cuissons. La qualité du produit dépend de la plus ou moins grande pureté des pierres enfournées et de la plus ou moins grande capacité calorifique du combustible employé. Ces variations sont bien connues des artisans producteurs ainsi que des utilisateurs, ce qui révèle leur profonde connaissance du matériau, même si elle n'est qu'empirique et transmise oralement.

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Le rendement énergétique de ces fours est extrêmement bas puisqu'une grande part de la chaleur s'évacue avec les fumées à plus de 400°C. Selon Karcher (1980), la consommation en bois serait équivalente à celle de 75 litres de fuel pour produire un mélange composé de 25 % d'incuits, 25 % de surcuits et 50 % d'hémihydrate.

four droIt tradItionnel

d'EL Oued

(cliché NOLHIER)

Des fours droits, ressemblant à des fours à chaux, ont également été utilisés. Les blocs de gypse étaient enfournés dans des cuves avec le combustible: bois ou charbon. Ce procédé n'était acceptable que si l'utilisation du plâtre supportait la présence des nombreuses impuretés apportées par les cendres.

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Four culée

Le four culée est un hangar en pierre de taille situé le plus souvent sur le site même de la carrière. Trois murs forment un U sur trois à quatre mètres de haut. Parallèlement au plus grand mur, on construit à sec deux murets en pierres de gypse d'environ un mètre d'épaisseur et deux mètres de hauteur. Dans chaque compartiment on crée ensuite des travées faites alternativement de pierres de gypse et de combustible, bois ou charbon de bois dans les anciens temps, puis charbon ou coke par la suite. Au delà de 80 centimètres de hauteur, les pierres sont formées en voûtes. L'ensemble est chargé de pierres à plâtre. On commence par les plus gros morceaux en ménageant des interstices, puis on finit avec les petits. Ce chargement manuel est long, il dure environ une journée et demie. La cuisson prend de un à trois jours selon la taille du four. A l'extinction du feu, on bouche les ouvertures et on recouvre l'ensemble avec

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les débris et la poussière qui résultent de l'exploitation. Le refroidissement se fait en quelques jours, le plâtre est ensuite défourné à la main (Magnier, 1881).

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FOUR

CULEE

Le produit obtenu est un mélange semblable à celui produit par les fours droits artisanaux décrits précédemment. Ce mélange contient des cendres qui assombrissent sa teinte naturelle mais n'affectent pas ses propriétés si l'on s'en tient à une utilisation traditionnelle: liant à maçonner et enduits grossiers. D'après Cocagne (1955), les meilleurs plâtres des fours culées avaient la composition moyenne suivante: 50 % d'hémihydrate, 20 % d'anhydrite soluble, 10 % de surcuit, 10 % d'incuit, 3 % d'impuretés (argiles et Si02) et 5 % de calcaire et de carbonate de magnésium. Ces bons plâtres comportaient donc 70 % de matières actives. Les moins bons pouvaient en contenir 50 % d'inertes. La production de ces fours était de l'ordre d'une centaine de tonnes par cycle de 5 jours, chaque cuisson consommait alors 1.200 fagots de bois. Du charbon a également été utilisé, dans ce cas la consommation atteignait 45 kg de houille pour la production d'une tonne de plâtre. Ce type de four a été très utilisé en France, notamment en région parisienne, jusqu'au milieu du xxe siècle.

B.

Les fours industriels modernes à feu direct

Les fours industriels modernes sont apparus il y a une soixantaine d'années. Par rapport aux installations artisanales, ils accélèrent les cadences de production en améliorant les échanges thermiques. Ils améliorent également la régularité et

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l'homogénéité de qualité des plâtres d'une fournée à l'autre. De très nombreuses technologies ont été développées puis perfectionnées au fil des ans. Parmi les fours à feu direct, il faut connaitre les fours rotatifs et les fours à grille qui brassent la matière en continu, et ceux, comme les broyeurs cuiseurs, les fours à fluidisation ou les fours flash, qui utilisent le flux des gaz pour transporter les grains de gypse.

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Cylindre rotatif à contre-courant

Il s'agit d'un tube cylindrique en tôle forte qui tourne sur un axe faiblement incliné sur l'horizontale (environ 1,5 %). La rotation est assurée par une couronne dentée entrainée par un moteur électrique. fumées T

plâtre

FOUR

ROTATIF

A CONTRE

COURANT

Le cylindre est équipé à l'intérieur de dispositifs, spirales, croisillons ou chaînes, qui assurent la distribution de la matière sur l'ensemble de la section et garantissent une cuisson intensive et régulière en favorisant les échanges thermiques entre les gaz et la matière. Le gypse est introduit à l'extrémité la plus haute du tube et transite par gravité vers l'autre extrémité où arrivent les gaz chauds. Les poussières produites sont entrainées par les fumées. On extrait une partie de ces poussières dans le four, au niveau de l'introduction du gypse, et l'autre partie à la sortie du système de dépoussiérage s'il en existe un. Ces poussières, souvent mal cuites, peuvent être mélangées au plâtre, à la sortie du four, de façon à utiliser sa chaleur latente résiduelle pour achever de les cuire complètement.

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Les granulats de gypse concassés à environ 30 mm (50 mm au grand maximum) parcourent le four en une quinzaine de minutes. Ces grains circulent à contre-courant du flux gazeux qui les cuit. Ils sont donc introduits à l'endroit du four où les températures sont les plus basses, de 160°C à 220°C pour la production de l'hémihydrate. Celà minimise le choc thermique et assure une cuisson progressive.

surculseur rotot1f â contre couront de Débllo
(cliché NOLHIER) Ces fours, à marche continue, produisent de l'hémihydrate (3 ou du surcuit. Dans ce dernier cas, les tôles sont en acier spécial et le cylindre est revêtu, à l'intérieur, de briques réfractaires de façon à supporter des températures de l'ordre de 500°C. Ce type de four, adapté à partir des matériels utilisés pour la production du ciment, présente de nombreuses variantes selon les constructeurs. Leurs diamètres varient de I m à 3 m et leurs longueurs sont de l'ordre de la dizaine de mètres. Les productions s'étagent quant à elles de 1 t/h à 25 t/h. Des fours de ce type, en version normale ou surcuiseur, équipent quatre plâtreries dans le Sud Algérien.

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Cylindre rotatif à co-courant

Le dessin d'un four rotatif à co-courant est très proche de celui d'un four rotatif à contre-courant. Mais, le gypse parcourt le cylindre dans le même sens que les gaz chauds.

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La récupération des poussières est facilitée. Elles sortent, très cuites, à la même extrémité du four que le plâtre, et peuvent lui être directement réunies. Le gypse est introduit dans la partie du four où les températures sont le plus élevées, il subit donc un fort choc thermique qui rend le plâtre produit plus réactif que celui fabriqué avec les cylindres rotatifs à contre-courant. Ces fours, à marche continue, produisent de l'hémihydrate (3 ou du surcuit, selon leurs équipements. Dans le cas de la production de surcuit, le four est généralement alimenté en hémihydrate produit par un autre four situé en aval. Les fours rotatifs sont utilisés dans de nombreux secteurs de l'économie, généralement comme sécheurs. Il existe ainsi des fours rotatifs pour sécher les productions agricoles, comme la luzerne, ou des fours sécheurs de granulats destinés à la réalisation de béton bitumineux pour la construction des routes. Dans certains cas, il peut s'avérer économiquement intéressant d'utiliser ces matériels pour la cuisson du plâtre, soit en les transformant, soit en les prenant tels quels. Une expérience de ce type mérite d'être connue. Elle a été menée, au début des années 1960, dans le Sud Algérien par le L.B.T.P. d'Alger (Rémillon, 1961). Les fours utilisés étaient des sécheurs de granulats routiers. Les expérimentations entreprises ont montré qu'il était possible de produire une gamme de plâtres grossiers en faisant varier le nombre de passes et le débit de brûlage adopté. A partir d'un gypse pur à 85 %, deux passes dans le four réglé à 700 kg/h, ce qui correspond à une productivité de 0,35 t/h, conduisent à transformer 61 % du gypse en hémihydrate, 17 % en surcuit et il reste 22 % d'incuits. Le gypse est introduit en granulats inférieurs à 100 mm. Les gros éléments sont disloqués par le brûlage. Le produit final présente une granulométrie entièrement inférieure à 18 mm, dont 25 % du poids est supérieur à 2 mm et 35 % inférieur à 0,08 mm. Ce produit (avec ses 15 % d'impuretés) a une prise très rapide, ce qui est compréhensible étant donné la quantité importante d'incuit. Gâché avec un rapport eau sur plâtre de 40 %, il présente à 90 jours une résistance à la compression proche de 60 kg/cm2 . Si l'on monte la cadence de production à 0,5 t/h, cette résistance chute à 30 kg/cm2, ce qui a été jugé suffisant pour réaliser des murs de remplissage en agglomérés.

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Production simultanée d'hémihydrate et de surcuit

Les fours à cylindres rotatifs ont été modifiés de façon à ce que l'on puisse fabriquer avec le même appareil simultanément du surcuit et de l'hémihydrate. Plusieurs dispositifs de ce type ont été créés qui comportent deux chambres de cuisson à des températures différentes.

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PRINCIPE

D'UN

FOUR

ROTATIF

A DOUBLE

CHAMBRE

Le tube peut par exemple être divisé en deux chambres contiguës à chacune des deux extrémités du tube. La chambre où débouche le brûleur est réservée au surcuit, la seconde à l'hémihydrate. Les deux chambres sont alimentées séparément en gypse cru,

elles communiquentpar une porte centrale par laquelle transitent les gaz brûlants.
Le tube peut également être divisé en deux chambres concentriques, dont l'une n'existe que sur une part de la longueur du cylindre. Deux fours de ce type sont installés à Maknassy dans le Sud Tunisien. Leur capacité nominale est de 4 tlh et 8,5 tlh, soit 300 tlj pour l'ensemble. Il existe deux procédés de ce type. Dans le premier type, le gypse, broyé à environ 6 mm, est transformé en surcuit en passant à contre-courant dans le tube central, puis transite dans la zone annulaire définie par le tube central et le tube externe. On ajoute alors du gypse cru, qui cuit sous la double action de la chaleur latente du surcuit et d'un second brûleur. Dans le second type, l'hémihydrate est fabriqué à contre-courant dans le tube externe alimenté en son centre, puis passe dans le tube central. Une première partie est alors extraite, la seconde continue en direction du brûleur dans une zone de surcuisson. Il existe enfin quelques exemplaires d'un four rotatif à chauffage direct et cocourant, équipé de deux chambres concentriques. Ce type de four produit exclusivement du surcuit. Dans cet appareil, le gypse est introduit au centre du four, dans le cylindre intérieur, où il se cuit au contact direct des gaz du brûleur, et au contact indirect du surcuit qui circule dans le cylindre externe. Le gypse a alors perdu les trois quarts de son eau de constitution, il est extrait à une extrémité du four et transporté, par l'extérieur, à l'autre extrémité. Il est de nouveau introduit dans le four à proximité du brûleur et traverse l'ensemble du cylindre extérieur. Dans la première partie de ce second parcours, le gypse pré-cuit est surcuit.

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