Le sable, aussi appelé granulat fin pour béton, est un matériau essentiel dans les projets de construction et l'un des principaux composants du béton moderne. Il sert à ajuster les proportions et à combler les espaces entre les granulats grossiers du béton. Il existe quatre types de sable : le sable de rivière, le sable marin, le sable désertique et le sable artificiel. Lequel convient aux granulats de construction ? Et quelles sont les différences entre eux ?

01 Différences dans les zones de distribution

Le sable manufacturé est principalement du sable de montagne fabriqué mécaniquement, avec des entreprises de production réparties dans tout le pays. On peut dire que le sable manufacturé peut être produit partout où il y a des pierres.
Le sable de montagne naturel se trouve principalement au pied des montagnes, tandis que le sable de rivière provient principalement des rivières, des lacs et autres plans d'eau, répartis à l'intérieur des terres et sur les côtes. Parmi eux, le sable de montagne possède de petites réserves, tandis que le sable de rivière est largement répandu et possède d'importantes réserves.
Le sable du désert, comme son nom l'indique, provient des déserts. Géographiquement, les déserts du monde entier sont concentrés dans 13 régions. La superficie totale des déserts en Chine est d'environ 700 000 kilomètres carrés, et si l'on ajoute à cela le désert de Gobi (plus de 500 000 kilomètres carrés), la superficie totale atteint 1,28 million de kilomètres carrés, soit 13 % de la superficie totale du pays. La région aride du nord-ouest de la Chine est la zone désertique la plus dense du pays, représentant environ 80 % de la superficie totale du désert chinois. D'ouest en est, les principaux déserts sont le désert du Taklamakan, le désert de Gurbantunggut, le désert de Kumtag, le désert de Qaidam, le désert de Badain Jaran, le désert de Tengger, le désert d'Ulan Buh et le désert de Kubuqi, qui recèlent d'importantes réserves de sable.
Le sable marin, littéralement imbibé d'eau de mer, est principalement présent dans les zones côtières, généralement au confluent de la mer et des rivières, ainsi que dans les eaux peu profondes. Il se présente sous différentes formes : bancs de sable, crêtes de sable, dunes, vagues de sable, cuvettes d'érosion, anciennes vallées fluviales, anciennes plages et anciens deltas. Les principaux gisements de sable marin offshore de Chine se situent dans la mer de Bohai, la mer Jaune du Nord, le détroit de Taïwan, l'estuaire de la rivière des Perles, autour de l'île de Hainan et dans le golfe de Beibu, et offrent d'importantes réserves.

02 Différences dans les compositions minérales et chimiques

Les roches mères (matières premières) du sable artificiel comprennent principalement le granite, le calcaire, le basalte, le gneiss, etc. Leurs principales compositions minérales et chimiques sont cohérentes avec celles de la roche mère. Par exemple, le sable artificiel granitique est principalement composé de quartz et de feldspath, avec des composants chimiques principalement de la silice et de l'aluminosilicate ; le sable artificiel calcaire est principalement composé de calcite, dont le carbonate de calcium est le principal composant chimique. Le sable artificiel présente une composition minérale et chimique stable et ne contient pratiquement pas de matière organique. En revanche, le sable naturel de montagne présente une composition complexe, davantage d'impuretés organiques et une teneur en boues plus élevée.
Le sable de rivière est principalement composé de quartz, contenant des minéraux comme le mica, avec relativement plus d'impuretés. Après un laminage sur de longues distances et des lavages et tamisages répétés à l'eau, le sable de rivière présente une maturité compositionnelle élevée (désignant le degré de transformation des matériaux clastiques en termes de composition).
Le sable du désert est principalement composé de quartz, avec de faibles quantités de feldspath et de muscovite. Il provient principalement de minéraux résiduels altérés par le grès et le granite. Le sable des déserts se forme par érosion et accumulation, et les substances nocives ne peuvent être éliminées, ce qui entraîne une forte teneur en substances nocives. De plus, il est trop fin et meuble pour répondre aux normes chinoises relatives au sable de construction.
Le sable du désert présente une teneur alcaline extrêmement élevée. Les sels et les composants alcalins qu'il contient sont corrosifs pour les barres d'acier des bâtiments. Un sable à forte teneur alcaline réagit chimiquement avec le ciment et l'eau, ce qui réduit la résistance du béton final et entraîne de graves conséquences.
Le sable marin est également principalement composé de quartz, dont la maturité compositionnelle est supérieure à celle du sable de rivière. Cependant, il contient souvent des coquillages et des débris rocheux, avec une teneur plus élevée en boue et en impuretés. Il se distingue du sable de rivière par sa forte teneur en ions chlorure (sel), ainsi que par sa teneur élevée en matière organique et une certaine quantité de sulfates et de sulfures. Le ministère du Logement et du Développement urbain et rural stipule que le sable marin utilisé comme granulat fin pour le béton armé doit subir un traitement de dessalement afin de réduire sa teneur en ions chlorure à moins de 0,06 %. Si du sable marin non qualifié est utilisé directement, la teneur élevée en ions chlorure corrodera les barres d'acier, endommagera la structure du bâtiment et réduira considérablement la résistance, la dureté et la capacité portante du bâtiment.

03 Différences d'apparence et de caractéristiques physiques

Identification de l'apparence

• Sable artificiel : Produit par concassage à l’aide d’équipements professionnels tels que des concasseurs à mâchoires. Comparé au sable de rivière naturel, il présente des arêtes vives et distinctes, des particules plus aciculaires et floconneuses, et une surface rugueuse.
  Sable de rivière : Excavé directement des lits de rivière, souvent mélangé à de petits galets et à du sable fin. Ces derniers ont des arêtes arrondies après un long nettoyage par l’eau de rivière. Le sable de rivière est généralement jaune vif et ne colle pas à la main.
  Sable du désert : Formé principalement par l’altération des roches, il est généralement jaune doré. Cependant, comme les roches contiennent divers minéraux colorés, le sable du désert présente une grande variété de couleurs. Par exemple, le sable du désert de Simpson contient du fer, qui devient rouge après oxydation ; celui du bassin de Lussoro contient du gypse, dont les cristaux blanchissent après altération ; le désert de Karakoum est principalement formé par l’altération de roches noires ; le sable du désert de l’Arizona contient de nombreux minéraux colorés, ce qui lui confère sa couleur.
  Sable marin : Produit dans l'océan (notamment le sable des plages et des fonds marins) et à proximité des estuaires. Affecté par l'eau de mer, le sable marin non déshydraté présente une forte teneur en sel et une texture collante lorsqu'il est saisi à la main. Sa couleur est relativement foncée, tirant sur le brun foncé. Ses fragments de particules contiennent généralement des résidus de coquillages et autres matériaux similaires.

Caractéristiques physiques

• Sable manufacturé : Sable moyennement grossier avec un module de finesse de 2,6 à 3,6. Sa forme et sa granulométrie (c’est-à-dire la proportion de particules de différentes tailles) peuvent être ajustées selon l’usage et les besoins, et sa dureté est déterminée par la dureté de la matière première. La rondeur des particules du sable manufacturé est très faible, la plupart présentant des arêtes et une surface rugueuse, ce qui confère au béton de sable manufacturé une résistance accrue.
• Sable naturel : Sa granulométrie varie. Le sable de montagne présente des arêtes marquées, une surface rugueuse et des particules généralement grossières. Le sable de rivière et le sable marin sont relativement fins et uniformes en granulométrie, mais leur granulométrie varie considérablement selon les régions. Le sable de rivière peut être divisé en plusieurs classes lors du criblage, tandis qu’il n’existe pas de règles de classification claires pour le sable marin. En général, le sable de rivière présente un module de finesse et une dureté plus élevés, une meilleure rondeur et une surface plus lisse ; le sable marin présente un module de finesse relativement faible, mais une dureté plus élevée, une meilleure rondeur et une surface plus lisse.
• Sable du désert : Son diamètre est généralement inférieur à 0,25 mm. Il est trop fin, sa texture huileuse et lisse le rend impropre à la construction.

04 Différences d'utilisation

Sable de rivière : Utilisé comme sable de ciment standard, il est largement utilisé dans la construction, le béton, les matériaux cimentaires, les matériaux de construction routière, le marbre artificiel et comme matériau pour tester les propriétés physiques du ciment (c.-à-d. sable de ciment standard). Il peut également être utilisé pour le nettoyage, le dérouillage, le renforcement et le formage du sable dans des domaines tels que la fonderie, le forgeage, la métallurgie, le traitement thermique, les structures en acier, les charpentes, les conteneurs, la réparation et la construction navales, les ponts et les mines. Utilisé comme additif pour le béton lourd et les matériaux réfractaires haute température, il peut améliorer la résistance à l'usure, aux hautes températures, à l'érosion, le blindage électrostatique et la radioprotection. Il est également utilisé dans les réservoirs de filtration et les contrepoids des puits de pétrole.

Sable du désert : Formé par l'altération prolongée des conglomérats et du quartz. Très fin et riche en poussière, il appartient au groupe des sables ultrafins. Utilisé comme granulat de construction, il doit être lavé. Cependant, cela est quasiment impossible car l'eau est extrêmement précieuse dans les zones désertiques, et son utilisation pour le lavage du sable est un gaspillage excessif. De plus, l'éloignement des déserts entraîne des coûts de transport élevés, tandis que le marché de la construction connaît une forte demande de granulats, ce qui engendre des coûts globaux élevés. Par conséquent, aucun groupe d'infrastructures public ne l'a adopté à ce jour.

Sable manufacturé : Actuellement, la source de sable et de gravier la plus populaire. Il s'agit d'agrégats produits par l'exploitation combinée d'équipements de concassage centralisés. Par exemple, grâce à l'association de concasseurs à mâchoires, de concasseurs à cône et de sableuses à percussion, il est possible de produire du sable manufacturé de moins de 3 mm. Les matières premières peuvent inclure des galets de rivière, des pierres de montagne, du quartz, du granit, du basalte, etc. Le sable manufacturé présente une faible rondeur des particules et des arêtes larges. Actuellement largement utilisé sur le marché des granulats de sable et de gravier, il remplace efficacement le sable de rivière comme principale source de sable et de gravier. Parmi les projets actuellement en forte demande figurent la construction de métros, d'infrastructures telles que des bibliothèques, des parcs, des viaducs, des places et des stades, ainsi que des immeubles de grande hauteur en béton armé, des autoroutes, des voies ferrées et des ponts. Le sable manufacturé peut être utilisé dans toutes les industries nécessitant des granulats de sable, de gravier et de sable naturel.
Sable marin : Principale matière première pour le sable mécanique et de moulage, ainsi que pour les matériaux abrasifs (tels que le sablage, le papier abrasif dur, le papier de verre et la toile émeri), il est utilisé pour le nettoyage du sable, le dérouillage et l'élimination des oxydes. Il est également utilisé comme ébauche et glaçure pour céramiques et matériaux réfractaires, comme matière première pour les briques à haute teneur en silice, les briques de silice ordinaires et le carbure de silicium pour fours, ainsi que comme matière première, additif ou fondant pour le silicium métallurgique, les alliages de ferrosilicium et les alliages de silicoaluminium. Utilisé comme granulat fin pour le béton armé, il doit subir un traitement de purification rigoureux. L'utilisation illégale de sable marin dans la construction est interdite dans de nombreux endroits. Actuellement, l'une de ses principales utilisations est comme matériau de remplissage pour les travaux publics, notamment pour les projets de poldérisation. En 2019, le Guangdong a répertorié trois blocs pour le transfert des droits d'exploitation de sable marin et des droits d'utilisation de la zone maritime, et les ressources de sable marin ont été fournies à des projets majeurs tels que l'aéroport de Hong Kong pour la remise en état des terres.