Contenu
- Le produit de base minéral
- Types de roche utilisés pour la pierre concassée
- Calcaire
- Dolomie et calcaire dolomitique
- Rocher de granit et de piège
- Grès et quartzite
- Scinder et Scoria volcaniques
- Marbre
- Pierre concassée et gravier
- Transport, Importations, Exportations
- Recyclage
- Pierre concassée: offre et demande
- Conservation des agrégats
Plusieurs types de pierre concassée: La pierre concassée n'est pas un "produit standardisé". Il est fabriqué en extrayant l'un des nombreux types de roches, telles que le calcaire, le granit, les pièges, les scories, le basalte, la dolomite ou le grès; écraser le rocher; puis tamiser les roches concassées à des tailles adaptées à l'utilisation finale prévue. L'utilisation prévue dicte également le (s) type (s) de roche à utiliser.
Pierre concassée: le héros méconnu des minéraux: La pierre concassée est souvent considérée comme l’un des produits les plus bas, mais elle est utilisée à des fins si diverses dans de nombreux secteurs qu’elle devrait être élevée au rang de distinction. C'est la marchandise géologique sur laquelle presque tout est construit. Le nuage de mots Wordle ci-dessus ne montre que quelques-uns de ses divers usages.
"Unsung Mineral Hero" est une citation de feu Dewey Kirstein, géologue économique et l'un des premiers superviseurs de l'auteur.
Le produit de base minéral
La pierre concassée est la matière minérale la plus fondamentale au monde. Il est abondant, largement disponible et peu coûteux. C'est un matériau que les gens connaissent dans presque toutes les régions du monde.
En 2017, les États-Unis ont produit au total environ 1,33 milliard de tonnes de pierre concassée. Cela représente en moyenne environ quatre tonnes de pierre concassée pour chaque citoyen. La plupart des gens ont du mal à imaginer comment quatre tonnes de pierre concassée ont été utilisées au cours de l'année écoulée. Cela équivaut à environ vingt livres de pierre concassée par personne et par jour pour toute l'année.
La plupart des pierres concassées sont utilisées dans la construction d'autoroutes et de bâtiments. Lors de la construction d'une route asphaltée à deux voies, environ 25 000 tonnes de pierre concassée sont utilisées par kilomètre. Dans la construction d'un petit lotissement résidentiel, environ 300 tonnes de pierre concassée sont utilisées par maison. De nombreuses autres utilisations de la pierre concassée sont visibles dans le mot nuage sur cette page. Une liste plus longue est incluse dans le tableau vers le bas de la page.
Types de roche utilisés pour fabriquer la pierre concassée: La quantité approximative de différents types de roche utilisée pour fabriquer de la pierre concassée aux États-Unis en 2017, lorsque la production annuelle totale était d'environ 1,33 milliard de tonnes métriques de pierre. Données de la United States Geological Survey (USGS).
Types de roche utilisés pour la pierre concassée
De nombreux types de roches sont utilisés pour fabriquer de la pierre concassée. Les types de pierres concassées utilisés aux États-Unis en 2017 sont les suivants: calcaire, granit, piège, grès, quartzite, dolomite, scories et scories volcaniques, marbre, ardoise, dacite, coquillage et marne calcaire. Leur importance relative est indiquée dans le graphique à secteurs de cette page. Chacun de ces types de roches convient à un certain nombre d'utilisations et ne convient pas à d'autres. Une brève description des roches les plus importantes pour la pierre concassée est fournie ci-dessous.
Calcaire
Calcaire: Calcaire concassé de différentes tailles, allant du haut à gauche dans le sens des aiguilles d’une montre: gros granulats, calcaire concassé, calcaire de mine et calcaire fin.
Le calcaire est une roche composée de carbonate de calcium (CaCO3). C'est le type de roche le plus utilisé aux États-Unis pour fabriquer la pierre concassée. Il occupe cette position car il est largement disponible et adapté à une plus grande diversité d'utilisations que tout autre type de roche.
Le calcaire peut être utilisé pour fabriquer du ciment. C'est l'ingrédient principal du béton. Il est utilisé comme matériau de base pour la construction d'autoroutes, de routes rurales, de bâtiments et de chemins de fer. Il sert à la fabrication de chaux agricole et à la neutralisation des acides dans l'industrie chimique. Il existe de nombreux produits fabriqués à partir de calcaire ou utilisant du calcaire qui consomment un petit volume de matériau. Ceux-ci comprennent le gruau de volaille, le terrazzo, le verre, les sorbants de pollution atmosphérique, la poussière minière, les compléments alimentaires pour animaux, les cosmétiques, les compléments alimentaires, les fondants pour hauts fourneaux, le merlan, entre autres.
En plus de son aptitude à de nombreuses utilisations, le calcaire sert également à la fabrication de la pierre concassée, car il se brise facilement et est plus mou que l'acier utilisé pour le concassage, la classification et le transport de camions. Par rapport aux roches plus dures telles que le quartzite, le calcaire provoque une usure beaucoup moins importante des équipements avec lesquels il entre en contact.
Par exemple, imaginons un camion chargé de 10 tonnes de quartzite concassé. Chaque morceau de quartzite en contact avec la caisse et les côtés de la caisse du camion aura des pointes et des bords tranchants. La pression de toute la roche dans la charge ci-dessus lui sera également appliquée. Lorsque le conducteur soulève la caisse pour décharger la charge, chaque morceau de quartzite en contact avec la caisse du camion va creuser une rainure dans le métal au fur et à mesure qu'il glisse hors du hayon du camion. Le plateau de camion deviendra plus mince avec chaque charge de roche déversée. Les propriétaires de camions ne seront pas contents de devoir réparer ou remplacer leurs camions après une courte période d'utilisation. Une usure similaire se produira sur les équipements de concassage, les écrans et tous les équipements en contact avec la pierre. Vous savez maintenant pourquoi les sociétés minières préféreraient extraire du calcaire au quartzite.
Dolomie et calcaire dolomitique
La dolomite (AKA "dolostone") et le calcaire sont des roches très similaires. La dolomite est un carbonate de calcium et de magnésium (CaMg (CO3)2), tandis que le calcaire est un carbonate de calcium (CaCO3). Le calcaire est plus efficace pour la fabrication de ciment et pour la neutralisation des acides. La dolomite a une dureté de Mohs de 4 par rapport au calcaire avec une dureté de Mohs de 3. Cette différence de dureté rend la dolomite nettement plus durable lorsque la roche est soumise à l'abrasion.
La dolomite, le calcaire dolomitique et le calcaire ont des apparences similaires et se rencontrent souvent ensemble dans les unités de roches extraites dans une carrière unique; cependant, ils sont rarement extraits en tant que produits séparés. Une quantité significative du matériau indiqué comme "calcaire" dans le diagramme à secteurs ci-dessus est en réalité du calcaire dolomitique et de la dolomite.
La plupart des carrières vendent leur production en tant que "calcaire", ce qui est acceptable pour les clients du secteur de la construction si la composition chimique de la roche n'est pas importante. Les clients intéressés par les roches pour la chimie, la neutralisation des acides, les flux de hauts fourneaux ou l'agriculture seront probablement demandeurs de roches ayant la composition chimique d'un calcaire très pur ou d'une dolomie très pure.
Rocher de granit et de piège
Pierre concassée: Roches ignées concassées de divers types, du haut à gauche en allant dans le sens des aiguilles d'une montre: roche piège, granit blanc, pierre de lave et granit rouge.
Granite est le nom de profane utilisé pour toute roche ignée de couleur claire utilisée dans la construction. Le granit, la granodiorite, la diorite et la rhyolite sont quelques-unes des nombreuses roches ignées de couleur claire que l’on appelle "granite" dans le secteur de la construction.
"Rocher de piège" est un nom de profane utilisé pour toute roche ignée de couleur foncée utilisée dans la construction. Le basalte, la péridotite, la diabase et le gabbro sont des exemples de roches piégeuses.
Le granite et les roches piégées sont les deuxième et troisième types de roches les plus couramment utilisés pour la production de pierre concassée. Ils sont supérieurs au calcaire lorsqu'ils sont utilisés dans des eaux acides ou dans des sols et lorsqu'ils sont soumis à l'abrasion. Ils peuvent remplacer le calcaire sous forme d'agrégat de béton et lorsqu'un agrégat durable est nécessaire.
Certains géologues n'aiment pas que les gens de l'industrie de la pierre concassée utilisent le mot "granit". Cette industrie vend des millions de tonnes de "granit" par an et utilise le mot "granit" de cette manière depuis des générations. Ils ne vont pas changer leur terminologie pour satisfaire quelques géologues difficiles.
Grès et quartzite
Le grès et le quartzite sont composés principalement de quartz, un minéral très résistant, mais chacun présente des inconvénients dans l’industrie de la construction qui en limitent l’utilisation. Le grès est généralement composé de grains de sable cimentés par des minéraux de calcite, d'argile ou de silicate qui ont précipité entre les grains de sable. Le ciment ne remplit généralement pas complètement tous les vides entre les grains de sable, laissant une porosité comprise généralement entre 5 et 30%. Cet espace poreux permet à la roche d'absorber de l'eau. Cette eau augmentera de volume jusqu'à 9% chaque fois qu'elle gèle. Au cours de nombreux cycles de gel-dégel, les forces de cette expansion ont la capacité de déloger les grains et de casser la roche. C'est pourquoi le grès n'est pas populaire pour une utilisation à long terme dans les zones où il fait très froid.
La quartzite est un grès qui a été métamorphosé. Le processus de métamorphisme réchauffe et comprime la roche et provoque souvent la soudure des grains de sable. Cela peut produire une roche extrêmement durable qui ne présente généralement pas les problèmes de grès dégel-dégel. La quartzite peut être tellement durable qu'il est difficile d'extraire, de manipuler et de transporter sur les chantiers de construction.
Quartzite a une dureté de Mohs de 7. Cela le rend plus difficile que les mâchoires de concasseur, les godets de chargeuse, les cribles de dimensionnement, les caisses de camion et tout autre équipement utilisé pour manipuler et traiter la pierre. En conséquence, il peut rapidement entraîner une usure très coûteuse des équipements essentiels. Pour cette raison, une partie de la roche la plus durable aux États-Unis est évitée pour la construction.
Scinder et Scoria volcaniques
Les scories et scories volcaniques sont des roches vésiculaires, ce qui signifie qu'elles contiennent des vides qui se sont formés lorsque des bulles de gaz ont été piégées dans la roche lors de sa solidification à partir d'une matière fondue. Ces vides diminuent la résistance à la charge et la durabilité du matériau au gel-dégel. Cependant, les vides rendent le rocher plus léger. La rugosité de surface de la pierre lui permet de se lier efficacement lorsqu'elle est utilisée comme agrégat de béton. Ces propriétés font souvent de la cendre volcanique et de la scorie volcanique de bonnes roches pour la production de granulats légers, de béton léger et de granules de toiture.
La densité plus faible de cendres volcaniques et de scories facilite leur manipulation dans les domaines de l'aménagement paysager, des jardinières, des grils à gaz, des saunas et autres utilisations similaires. La grande surface de ces roches les rend aptes à la filtration de la pierre dans certaines applications d'évacuation des eaux usées et de drainage. Leur forme angulaire et leur faible densité les rendent aptes à être utilisés comme matériau de traction sur les routes enneigées.
Marbre
Le marbre à grain fin et le marbre dolomitique peuvent être broyés et utilisés aux mêmes fins que le calcaire. Lorsqu'elles sont grossièrement cristallines, ces roches se cassent souvent en raison d'un clivage, ce qui peut réduire leur durabilité.
Certaines billes blanches sont suffisamment pures pour pouvoir être broyées, traitées de manière à éliminer les impuretés et utilisées comme pierre de qualité chimique, comme merlan, charges, diluants et même dans les cosmétiques et les compléments alimentaires pour l'homme et les animaux. Ces marbres d'une grande pureté font partie des pierres concassées les plus précieuses.
Gravier: Ces cailloux, aux formes arrondies produites par le transport de l’eau, sont ce que les géologues appellent «gravier». Cependant, la plupart des gens utilisent le mot "gravier" de manière interchangeable pour "gravier" ou "pierre concassée".
Pierre concassée et gravier
Pour un géologue, «pierre concassée» et «gravier» sont deux matériaux distinctement différents. La «pierre concassée» est un produit commercial fabriqué en extrayant de la roche et en la broyant en morceaux anguleux. Le «gravier» est un matériau naturel constitué de particules de roche de plus de deux millimètres de diamètre, transportées par l'eau, qui ont généralement une forme arrondie à la suite de leur transport d'eau. La forme des grains et le rôle de l’homme dans leur production sont les différences qui séparent la pierre concassée du gravier.
Aux États-Unis, le citoyen moyen utilise rarement le terme «pierre concassée». Au lieu de cela, le mot «gravier» est utilisé de manière générique pour presque tous les types de roches dont la taille des particules dépasse quelques millimètres. Leur "gravier" comprend à la fois la pierre concassée et le gravier des géologues.
Production de pierre concassée aux États-Unis: Valeur de la pierre concassée produite en 2015, par État. Cette carte montre les principaux sites de production sous forme de points noirs et les États sont classés en fonction de leur production de pierre concassée en dollars au cours de l'année civile 2015. L'histogramme au bas de l'image montre les États par ordre de classement.
Transport, Importations, Exportations
La pierre concassée est un produit en vrac très lourd et très coûteux à manipuler et à transporter. En 2012, le coût moyen de la pierre concassée aux États-Unis sur le site de l'usine était de 9,75 $ la tonne métrique. Le transport sur le chantier peut augmenter considérablement le coût de la pierre. Au moins 80% de la pierre concassée produite aux États-Unis quitte l'usine par camion. Le transport par camion ajoute 12 à 15 cents supplémentaires par tonne-mille au coût livré de la pierre. Par exemple, si l’usine est à 20 milles du lieu de travail, le coût du transport sera d’environ 2,40 dollars à 3 dollars la tonne.
Le transport ferroviaire et par barge a réduit les coûts par tonne-mille; Cependant, très peu de carrières sont situées sur des voies ferrées ou des rivières. La plupart des pierres expédiées par chemin de fer ou par barge doivent ensuite être chargées dans un camion pour le transport local. Le coût de cette manutention peut aller de 30 à 50 cents supplémentaires par tonne. Pour cette raison, la pierre concassée est un produit généralement consommé localement, dans la mesure où un matériau conforme aux spécifications du travail est disponible.
Certaines zones métropolitaines sont une distance très coûteuse de la source la plus proche de pierre concassée. Ces villes sont souvent desservies par des chantiers de distribution recevant des pierres concassées par chemin de fer ou par barge de carrières lointaines. Cela peut réduire considérablement la distance de camionnage et fournir de la pierre aux consommateurs urbains à un coût de livraison inférieur.
Très peu de pierre concassée est importée ou exportée des États-Unis. Les coûts de transport et de manutention sont si élevés que moins de 1% de la consommation intérieure de pierre concassée aux États-Unis est couverte par les importations. À l'exception de certaines zones côtières reposant sur une vaste plaine de sédiments au lieu de roches, des pierres concassées de qualité appropriée sont disponibles localement dans la plupart des États-Unis.
Substituts recyclés: Substituts recyclés de la pierre concassée. En partant du haut à gauche et dans le sens des aiguilles d'une montre: béton concassé, gravats concassés, briques concassées et gravier concassé avec asphalte.
Recyclage
Partout aux États-Unis, les entreprises recyclent les matériaux de construction et les utilisent comme substituts de la pierre concassée. Selon des informations communiquées aux producteurs par le United States Geological Survey, environ 30 millions de tonnes de substituts de pierre concassée ont été produites par recyclage en 2012. Ce chiffre annuel est en augmentation, mais on pense qu'il est bien inférieur au volume réel de recyclage effectué, en raison de la non-déclaration et du recyclage effectué en dehors des sociétés incluses dans leur enquête annuelle sur les pierres concassées.
Le béton de ciment portland utilisé dans les chantiers de démolition est souvent acheminé vers une carrière ou un parc de distribution où il est concassé, traité pour éliminer le métal, tamisé à la taille, puis vendu comme substitut de la pierre concassée. Ce matériau fonctionne bien comme remblai, base de la route et dans d'autres utilisations où la pierre n'a pas à répondre à des spécifications strictes. Le recyclage élimine la nécessité d'un site d'élimination, et le produit peut être vendu à un prix allant de 50 à 80% du prix de la pierre extraite.
Le béton bitumineux est souvent recyclé par un équipement de pavage spécialisé capable de dépouiller une route d’asphalte et de produire un produit concassé pouvant être utilisé directement sur le chantier. Les briques usagées et les déchets mixtes brique / béton sont également concassés, dimensionnés et vendus comme substituts de la pierre concassée.
Graphique de production de pierre concassée: Tendances de la production de pierre concassée au cours des 100 dernières années. Données de l'USGS. La production de pierres concassées a généralement augmenté, la plupart des baisses ayant été causées par des récessions économiques majeures ou mineures. L’augmentation spectaculaire a commencé peu après la Seconde Guerre mondiale, lorsque des équipements de voie efficaces ont été mis au point.
Pierre concassée: offre et demande
La demande de pierre concassée est motivée par les projets d’infrastructure du gouvernement, la construction commerciale et résidentielle et d’autres types de construction. Le graphique linéaire ci-dessus sur cette page montre la tendance de la production de pierre concassée aux États-Unis entre 1915 et 2017.
Avant la Seconde Guerre mondiale, on utilisait peu de pierre concassée, car elle était très difficile à produire. Cependant, après la mise au point d’équipement de voie durable (l’un des rares avantages de la guerre), la production de pierre concassée a commencé à croître rapidement. La croissance a été interrompue par les récessions de l’économie en général, comme le montre le graphique, alors que la production chute de différentes tailles. À l'heure actuelle, la demande est toujours en train de se redresser après la grande récession, mais des travaux d'entretien et de maintenance des infrastructures reportés pourraient générer une demande importante de pierres concassées à mesure que l'économie se redressera.
Carte agrégée: Représentation simplifiée d’une carte de ressources agrégées établie par l’Arizona Geological Survey pour la région métropolitaine de Phoenix et les régions environnantes. Dans cette région, les sables et les graviers non consolidés associés aux vallées des cours d'eau constituent une source de matériaux de construction de haute qualité, faciles à excaver.
Conservation des agrégats
Les États-Unis et la plupart des autres pays disposent généralement d'une énorme ressource en pierre concassée qui, compte tenu de son volume, pourrait être considérée comme inépuisable. Cependant, ces ressources importantes diminuent rapidement à mesure que les bâtiments, les routes et les communautés sont construits au-dessus d’eux et que les terres sont interdites à l’activité minière en raison de la conservation, du zonage et des interdictions locales.
Certaines communautés ont été mal réveillées lorsque de grands projets de construction dépassant les capacités des producteurs locaux de pierres concassées sont approuvés, mais la source de pierre de spécification la plus proche se trouve à 60 miles. Cela peut tripler le coût de la pierre concassée, réduire le budget du projet actuel et augmenter le coût de la pierre concassée pour toutes les constructions futures.
Pour éviter cela, l’industrie de la pierre concassée recommande d’identifier les ressources locales en pierre concassée et de réserver des zones à leur développement. Si cela est fait, une ressource locale en pierre concassée peut être assurée et le coût de chaque futur projet de maison, de route et de construction peut être réduit.
Certains États réalisent l’importance de la conservation globale et exigent des gouvernements locaux qu’ils incorporent des informations sur les ressources globales dans leurs efforts de planification. L'Arizona Geological Survey a préparé une évaluation des ressources globales pour la région métropolitaine de Phoenix et les régions environnantes de l'Arizona afin d'aider les administrations locales à se conformer à la loi de l'État.
"La section relative à la protection des agrégats de la charte des droits réglementaire, SB 1598, de 2011, impose aux comtés et aux municipalités de l'Arizona de réviser leurs plans généraux afin d'identifier les agrégats dans leur juridiction et de mettre en œuvre des politiques visant à préserver les ressources en agrégats en évitant une utilisation incompatible des terres."
Ils ont produit une carte généralisée décrivant les unités géologiques présentes à la surface qui ont été ou peuvent être exploitées pour des ressources en agrégats. Descriptions de ces unités géologiques sont incluses dans leur évaluation. L’évaluation est disponible en ligne et peut servir d’outil de planification de la gestion des terres pour les administrations locales et de source de données de reconnaissance pour les producteurs de granulats.