Définition et origine
La cendre volante est un sous-produit fin issu de la combustion du charbon pulvérisé dans les centrales thermiques. Captée par électrofiltres ou filtres à manches dans les gaz de combustion, elle se présente sous forme de particules sphériques vitreuses, de granulométrie généralement comparable à celle du ciment Portland. Cette morphologie sphérique lui confère un effet filler et un pouvoir lubrifiant dans le béton frais.
Composition et propriétés pouzzolaniques
La cendre volante contient principalement de la silice (SiO2), de l'alumine (Al2O3) et de l'oxyde de fer (Fe2O3), dont la somme doit atteindre au moins 70 % selon EN 450-1 pour qu'elle puisse être qualifiée de cendre volante siliceuse. Sa réactivité pouzzolanique repose sur la réaction de la silice vitreuse avec la portlandite (Ca(OH)2) libérée lors de l'hydratation du clinker, formant des silicates de calcium hydratés (C-S-H) supplémentaires. On distingue la cendre volante siliceuse (type V), à faible teneur en chaux réactive, de la cendre volante calcique (type W), contenant davantage de chaux libre et présentant un comportement partiellement hydraulique.
Exigences normatives
La norme EN 450-1 (Cendre volante pour béton) fixe les critères de conformité : finesse exprimée par le refus au tamis de 45 µm, avec deux catégories N (refus ≤ 40 %) et S (refus ≤ 12 %) ; perte au feu classée en catégories A (≤ 5,0 %), B (5,0-7,0 %) et C (7,0-9,0 %), cette dernière catégorie étant conditionnée à l'accord du client. La norme ne définit pas de classification calcique par lettre ; la distinction siliceux/calcique relève de la teneur en CaO réactif, précisée dans EN 197-1 pour les ciments composés.
Utilisation dans les ciments normalisés
Selon EN 197-1, la cendre volante entre dans la composition des ciments Portland composés CEM II/A-V et CEM II/B-V (6 % à 20 % puis 21 % à 35 % en masse de cendre siliceuse), des variantes calciques CEM II/A-W et CEM II/B-W, ainsi que dans les ciments pouzzolaniques CEM IV/A et CEM IV/B (11 % à 35 % puis 36 % à 55 %, combinaison possible avec d'autres matériaux pouzzolaniques). Les ciments de haut fourneau CEM III, qui contiennent de 36 % à 95 % de laitier granulé de haut fourneau selon les sous-types A, B et C, ne contiennent pas de cendre volante en tant que constituant principal ; les deux matières ne doivent pas être confondues.
Effets sur le béton
L'incorporation de cendre volante réduit la demande en eau à maniabilité égale grâce à la forme sphérique des particules, abaisse la chaleur d'hydratation et ralentit la montée en résistance aux jeunes âges, tout en améliorant les résistances à long terme et la résistance aux attaques sulfatiques et à la réaction alcali-silice. Le dosage en substitution du clinker ou en ajout dans le béton (notion de « valeur k ») est encadré par EN 206/NF EN 206-1 selon la classe d'exposition et le rapport cendre/ciment.
Cendre volante dans notre couverture rédactionnelle
Dans l'article « Comment les superplastifiants polycarboxylates améliorent-ils la maniabilité du béton ? », la cendre volante est mentionnée parmi les ajouts cimentaires associés au ciment dans le calcul du dosage en superplastifiant, aux côtés du laitier de haut-fourneau. L'article « Cemex France lance le béton CXB® Génie Civil : que vaut la nouvelle offre ? » évoque la cendre volante comme option permettant, avec le laitier de haut fourneau, d'abaisser la teneur en clinker et l'empreinte carbone d'un béton de génie civil.
