Le calcaire est une pierre d’origine naturelle comportant des niveaux élevés de carbonates de calcium et/ou de magnésium. Le terme « chaux » désigne les produits dérivés du calcaire, notamment la chaux vive, la chaux éteinte et la chaux hydraulique. L’utilisation des produits à base de chaux et de calcaire remonte à la préhistoire. Utilisés depuis plus de 12 000 ans, il s’agit des plus anciens matériaux utilisés par l’humanité dans toutes sortes d’applications : en art et en architecture, dans les matériaux de construction, la préparation des aliments, les soins de toilette personnels, les produits chimiques industriels et bien plus.

Aujourd’hui, les produits à base de chaux et de calcaire sont à la base de toute économie industrielle. Ces produits sont utilisés partout et représentent une composante de base importante de notre société industrielle.


LE CYCLE DE LA CHAUX

Les produits dérivés du calcaire (CaCO3) possèdent la capacité unique d’être transformés et de reprendre leur forme originale. Le cycle de la chaux consiste à cuire le calcaire pour former la chaux vive (CaO). La chaux éteinte (Ca(OH)2) peut alors être produite en ajoutant de l’eau à la chaux vive. Dans le diagramme ci-dessous, on peut remarquer que le dioxyde de carbone contenu dans l’atmosphère peut alors réagir avec la chaux éteinte pour la reconvertir en calcaire. Cette réaction représente la première réaction de durcissement des mortiers historiques. Ce cycle de continuité s’appelle le cycle de la chaux.

PRODUITS À BASE DE CALCAIRE:

Le calcaire est la roche sédimentaire la plus importante et la plus abondante; elle se forme par le tassement des restes de coraux, d’animaux et de plantes au fond des océans à travers le monde. Le calcaire est composé d’un minéral, la calcite (carbonate de calcium) et/ou la dolomite (carbonate de calcium et de magnésium) ainsi que de petites quantités d’autres minéraux. On compte trois types distincts de calcaire, qui sont définis en fonction de leur concentration en carbonate de magnésium (MgCO3):

1. Le calcaire dolomitique comporte de 35 à 46 % de carbonate de magnésium.
   
2. Le calcaire magnésien comporte de 5 à 35 % de carbonate de magnésium.
   
3. Le calcaire à haute teneur en calcium contient moins de 5 % de carbonate de magnésium.
   

Le calcaire est extrait des carrières ou des mines, puis il est concassé et tamisé pour être utilisé dans une grande variété d’applications, notamment:

1. Ajustement du pH (chaux agricole, traitement de l’eau)
   
2. Agents de remplissage commerciaux (ciment de maçonnerie, béton, asphalte, et ciment à joints)
   
3. Matière première pour la fabrication du verre, des pâtes et papiers, du ciment Portland et de l'acier.
   
4. Désulfuration des gaz de combustion
   
5. Production de blocs de pierre
   

PRODUITS À BASE DE CHAUX VIVE:

Le calcaire est converti en chaux vive par calcination dans un four, rotatif ou vertical, à haut rendement énergétique. Ces fours fonctionnent généralement à des températures dépassant les 1100 °C (2000 °F).

Ce produit est utilisé dans une grande variété d’applications environnementales et industrielles. La chaux vive est principalement utilisée comme flux pour l’acier, pour la désulfuration des gaz de combustion (DGC) et différentes autres applications environnementales. La chaux vive est également une composante clé dans la production de la fibre de verre, de l’aluminium, des pâtes et papiers, de l’uranium, de l’or, du cuivre et beaucoup d’autres types d'industries essentielles.

La poussière de four à chaux (humide ou sèche) est composée de chaux vive partiellement calcinée et de cendres volantes de charbon. Les applications pour ce matériau riche en minéraux comprennent les traitements environnementaux, comme matière première dans la production de béton, la stabilisation des sols et comme agent neutralisant dans les applications agricoles.

L’hydratation de l’oxyde de calcium se produit déjà sous pression atmosphérique. Cependant, l’hydratation de l’oxyde de magnésium nécessite une longue période de trempage ou des niveaux de pression élevés pour obtenir une hydratation complète. À cause de cette différence, il existe deux types de chaux dolomitique éteinte. Le type N est généralement produit à la pression atmosphérique. Il en résulte un produit d’hydroxyde de calcium/oxyde de magnésium ayant une disponibilité chimique élevée. La chaux dolomitique éteinte de type S est produite à pression élevée afin d’hydrater complètement les composés de calcium et de magnésium.

La chaux éteinte est utilisée dans de nombreuses applications telles que le traitement de l'eau et des déchets, la stabilisation des sols, les applications agricoles, la modification de l’asphalte et la désulfuration des gaz de combustion. Ces produits sont utilisés dans plusieurs des mêmes applications que la chaux vive mais les produits à base de chaux éteinte sont plus dilués chimiquement que la chaux vive. On les utilise dans des applications industrielles où une granulométrie spécifique est requise ou lorsque les éteignoirs de chaux ne sont pas utilisés. La chaux éteinte ne dégage généralement pas de chaleur lorsqu’elle est combinée à l’eau.

La chaux éteinte est utilisée comme composante de produits de construction tels que le mortier, le plâtre, le lait de chaux et le stuc. Pour les produits de construction à base de chaux, les normes ASTM définissent deux différents types de produits à base de chaux éteinte:

• Les produits à base de chaux éteinte normale ou de type N sont hydratés en partie seulement et ont une mauvaise maniabilité. Il faut ajouter des additifs ou les faire tremper longtemps pour que ces produits aient une bonne efficacité dans les applications de construction. Il faut une période de trempage d’au moins 24 heures avant que la chaux dolomitique éteinte de type N puisse être utilisée de façon acceptable dans les applications de maçonnerie ou de plâtrage. Les produits à base de chaux éteinte à teneur élevée en calcium sont généralement classés comme hydrates de type N en raison de leur faible rétention d’eau. La norme ASTM C270 (Mortar for Unit Masonry) stipule que si le ciment de portland/mélange de chaux contient de la chaux éteinte de type N, le mélange doit démontrer par sa performance ou par des essais que le produit de type N ne nuit pas à la solidité du mortier.
  
  
• Les produits à base de chaux éteinte spéciale ou de type S sont une combinaison d’hydroxydes de calcium et de magnésium. Les produits à base de chaux éteinte de type S se caractérisent par leur pureté chimique, leur niveau élevé d’hydratation et de rétention d’eau. Dans les applications de construction, les produits à base de chaux éteinte de type S ont des niveaux d’hydratation élevés et une plasticité contrôlée (rétention d’eau). Ceci permet de réduire les périodes de trempage au minimum avant l’utilisation. Bien qu’il existe certains produits à base de chaux calcique éteinte de type S, la plupart des applications de la chaux en construction utilisent de la chaux dolomitique  éteinte de type S.