Chimie à la maison

Ciment

Le ciment est un liant hydraulique dont les propriétés font qu’il durcit lorsqu’il est mélangé à l’eau. Il est utilisé dans la fabrication de mortiers et de bétons . Les ingrédients du ciment comprennent des éléments courants dans la nature, par exemple le calcium, le silicium, l’aluminium, le fer et l’oxygène. Les matières premières utilisées dans la production du ciment sont des minéraux naturels tels que les minéraux calcaires, marneux, marneux et argileux. Chacun d’entre eux provient de mines à ciel ouvert, le plus souvent situées à proximité de cimenteries. L’ingrédient de base du ciment est le clinker de ciment, et l’extraction et la transformation initiale des matières premières constituent une phase technologique clé du processus de fabrication, car elles affectent directement le maintien de sa composition et de sa qualité constantes. Le clinker est responsable des propriétés liantes du ciment. Les matières premières pour la cuisson du clinker peuvent être divers mélanges, par exemple :

• craie 53,42%+ marnes 46,58%,
• calcaire 88,69%+ schiste 10,06%+ loam ferrifère 1,27%,
• calcaire 87,23 %+ schiste 5,01 %+ terreau ferrifère 7,76 %.

Les oxydes basiques qui composent le clinker sont SiO ₂ , Al ₂ O ₃ , Fe ₂ O ₃ . Lors de la cuisson au four, ces oxydes réagissent entre eux sous l’influence de températures élevées pour former des minéraux basiques de clinker, à savoir :

• le silicate tricalcique Ca ₃ SiO ₅ , appelé alite de formule technologique C ₃ S,
• le silicate dicalcique Ca ₂ SiO ₄ , appelé bélite C ₂ S,
• aluminate tricalcique Ca ₃ Al ₂ O ₆ – C ₃ A,
• aluminate tétracalcique Ca ₄ Al ₂ Fe ₂ O ₁₀ , appelé braunmillerite C ₄ AF

La composition du ciment définit son type : le ciment Portland, un ciment métallurgique additionné de laitier et de ciment pouzzolanique additionné de pouzzolane. Le ciment Portland est obtenu en broyant du clinker de ciment avec du gypse dans des broyeurs à ciment. Le clinker Portland est composé de 55 à 58 %de C ₃ S, de 12 à 19 %de C ₂ S, de 5 à 12 %de C ₃ A et de 3 à 7 %de C ₄ AF. L’ajout de gypse régule le temps de prise du ciment, car sans la présence de sulfates lors de l’hydratation, le durcissement du ciment se produirait presque immédiatement après l’ajout d’eau. Découvrez la gamme d’ additifs et d’adjuvants pour béton du Groupe PCC. Voir aussi : microsilice .

Mortier

Le mortier est un mélange qui doit avoir de bonnes propriétés de liaison, d’adhérence au support, de résistance, d’ouvrabilité et de paramètres techniques adaptés aux besoins actuels, tels que la résistance au gel, l’absorption d’eau et la protection thermique. Selon le type de liant présent dans la composition du mortier, celui-ci est divisé en ciment, ciment-chaux, gypse et gypse-chaux. Le ciment Portland est le plus souvent utilisé pour les mortiers de ciment, et leur utilisation inclut les murs et fondations des bâtiments, les sous-couches, les sous-couches de sol, etc. Ces mortiers durcissent dans l’eau aussi facilement qu’à l’air libre. non seulement dans l’air, mais aussi les mortiers de chaux durcissent par carbonisation des particules de calcium sous l’influence du dioxyde de carbone de l’atmosphère. La chaux éteinte , qui est un composant de ce mortier, réagit avec les molécules de CO ₂ , donnant naissance à une molécule de carbonate de calcium et une molécule d’eau. En raison de la lenteur de ce processus, un séchage artificiel avec du dioxyde de carbone chaud est parfois utilisé. Le mortier de chaux possède de bonnes propriétés d’isolation thermique, mais il est peu résistant aux intempéries et se détériore rapidement. Les mortiers ciment-chaux combinent les caractéristiques positives des deux types mentionnés ci-dessus. Ils durcissent rapidement et présentent une résistance élevée et une bonne maniabilité. Des mortiers de plâtre ou de gypse-chaux sont également utilisés, mais ils ne sont pas très résistants à l’humidité et sont généralement utilisés pour enduire les murs et les plafonds à l’intérieur, réaliser des finitions et fixer des tapis.

Isolation de la maison

Le système d’isolation doit être composé de plusieurs couches, à savoir du mortier ou de la colle, un matériau d’isolation thermique, un élément de fixation mécanique, une couche de renforcement, du plâtre, un apprêt, une peinture de façade et un matériau de remplissage. Chimiquement, le mortier-colle est constitué d’un mélange de polymère et de ciment. Les matériaux d’isolation thermique comprennent, par exemple, les mousses de polyuréthane (en savoir plus sur l’isolation par pulvérisation ), les mousses phénoliques et le polystyrène extrudé. L’enduit ciment-chaux traditionnel est composé de ciment, de calcium, de sable et d’eau, et les agents primaires qui augmentent l’adhérence sont des dispersions de résine synthétique et des grains de charge minérale, par exemple du quartz ou du carbonate. Découvrez la gamme de panneaux d’isolation thermique PIR du Groupe PCC.

Peintures et vernis

De nos jours, une belle couleur n’est pas le seul indicateur d’une bonne peinture. Les exigences des clients sont croissantes : les peintures doivent sécher rapidement, résister à l’abrasion et offrir une couverture parfaite en une seule couche. Toutes ces fonctionnalités nécessitent l’utilisation d’ingrédients appropriés. Les ingrédients de base des peintures sont :

• des liants qui provoquent la formation d’un film formant membrane sur la surface peinte. Ils sont responsables de propriétés telles que la brillance, la durabilité, l’adhérence, la résistance aux conditions météorologiques, la résistance et la flexibilité. Les résines synthétiques ou naturelles, telles que les polyuréthanes , les polyesters , les silanes, les résines époxy et les huiles, sont les plus couramment utilisées comme liants ;
• diluants , conçus pour dissoudre le polymère et abaisser sa viscosité. Cette substance doit s’évaporer facilement lors du séchage ; de plus, cela affecte l’application du produit lors de la peinture. Deux principaux types de diluants sont utilisés : l’eau pour les peintures à l’eau et une combinaison de solvants organiques pour les peintures à l’huile. De tels mélanges sont le plus souvent créés en combinant des composés aromatiques – dérivés du xylène, alcools et cétones ;
• les pigments ont un effet assez évident : ils donnent la bonne couleur. Des pigments naturels, notamment des argiles, des silices, du carbonate de calcium et des talcs, et des pigments synthétiques tels que des argiles calcinées, du sulfate de baryum, du carbonate de calcium précipité et des silices pyrogènes, sont utilisés pour donner de la couleur. Certains pigments agissent également comme des charges, c’est-à-dire des substances relativement bon marché conçues pour augmenter le volume de la peinture et renforcer sa structure, tout en réduisant le coût de fabrication. Ce groupe comprend la terre de diatomées, le talc, la chaux, la barytine et l’argile ;
• les modificateurs sont ajoutés en petites quantités et ont une tâche strictement définie dans la formulation. Ils peuvent affecter diverses propriétés du produit fini, par exemple la tension superficielle, la stabilité, le moussage ou le point de congélation.

Les peintures peuvent être classées selon leur liant :

• acrylique, où le liant est une dispersion aqueuse de résine acrylique ;
• le latex, où le liant est du caoutchouc ;
• le vinyle, où le liant est du polyacétate ou du polychlorure de vinyle ;
• la colle, où le liant est de la colle végétale ou animale ;
• silicate, où le liant est du verre soluble de potassium ;
• du silicone, où le liant est de la résine de silicone.

Contrairement à la peinture, le vernis est constitué d’un polymère dur et linéaire. Il est conçu pour créer un revêtement transparent ou coloré à des fins décoratives ou protectrices. Sa couche est censée empêcher les dommages mécaniques et la pénétration de l’humidité. Ils sont classés en deux groupes : les vernis à base de solvant et les vernis à base d’eau. Du polyuréthane, de la résine nitrocellulosique, des huiles siccatives, des résines naturelles et synthétiques peuvent être utilisés lors du processus de fabrication des vernis à base de solvants. Les vernis hydrosolubles, quant à eux, sont produits à partir d’acrylique, de polyuréthane à base d’eau et de leurs mélanges.

Verre

Substance amorphe aux propriétés mécaniques similaires à celles d’un solide, formée à la suite de la surfusion de matières premières fondues, principalement des minéraux et d’autres composés inorganiques, sans cristallisation de composants. En raison du manque de disposition spatiale de la structure, le verre s’apparente à un liquide, mais sa rigidité et sa fragilité le rapprochent d’un solide. L’état vitreux dans lequel le verre apparaît est thermodynamiquement instable. Les matières premières utilisées dans la production du verre sont :

• sable de verre (quartz) – source de silice SiO ₂
• la soude, qui est une source d’oxydes métalliques basiques, principalement Na ₂ O
• calcaires CaCO ₃ , magnésites MgCO ₃ , dolomies CaCO ₃ MgCO ₃ , qui sont la source d’oxydes de calcium et de magnésium
• borax – source d’oxyde de bore B ₂ O ₃
• Feldspaths sodium-potassium contenant de l’oxyde d’aluminium
• dioxyde de titane TiO ₂ et dioxyde de zirconium ZrO ₂

Lors de la production du verre, des matières premières contenant des pigments sont également utilisées, telles que :

• oxyde de cuivre Cu ₂ O pour obtenir les couleurs bleu et vert
• oxydes de fer – jaune, ambre, bleu-vert selon le degré d’oxydation du fer
• composés de cobalt – bleu
• composés d’or – du rose au violet

Par ailleurs, des composés décolonisants sont parfois utilisés pour accélérer la fusion ou la clarification de la masse vitreuse.

Énergie chimique

Des objets tels que les piles, mais aussi les plantes en pot de votre maison, sont des exemples de réactions chimiques ordinaires et quotidiennes. L’énergie chimique peut être transformée en une autre énergie à la suite d’une réaction chimique. Les batteries mentionnées ci-dessus sont en réalité des cellules électrochimiques où la transition des ions entre les électrodes génère de l’électricité. D’autre part, les plantes subissent le processus de photosynthèse, au cours duquel l’influence d’une source d’énergie, à savoir le rayonnement solaire, transforme le dioxyde de carbone en oxygène. Par exemple, la combustion du bois dans une cheminée libère également de l’énergie chimique, sous forme de chaleur. Lire la suite : comment sont fabriquées les batteries ?

Internet et la chimie

Il semble qu’il soit difficile d’accéder physiquement à Internet et à la chimie. Il faut cependant penser à l’ empreinte carbone , qui est devenue un sujet de discussion intense ces dernières années. Il s’avère que le réseau mondial émet d’énormes quantités de gaz tels que du dioxyde de carbone, du méthane, du protoxyde d’azote et d’autres gaz à effet de serre. Les serveurs, les centres de données, les commutateurs et les routeurs ont le plus grand impact, même si leur utilisation diminue en raison du remplacement des technologies analogiques par la fibre optique . Aujourd’hui, les fibres optiques fabriquées sont constituées de fibres de verre et de plastiques , par exemple le tétrachlorure de silicium .