Vicat 1818
Louis Jospeh Vicat, Recherches expérimentales sur les chaux de construction, les bétons et les mortiers ordinaires, Paris [Goujon] 1818.
pp. 1–10
RECHERCHES
EXPÉRIMENTALES
SUR LES BÉTONS
ET LES MORTIERS ORDINAIRES.
SECTION PREMIÈRE.
CHAPITRE PREMIER.
Des différentes espèces de Chaux de construction.
ON a distingué jusqu’à présent les diverses chaux de construction, en espèces grasses et en espèces maigres (1) ; il s’en trouve effectivement dont le volume, mesuré en poudre vive, se triple par l’extinction ordinaire, et d’autres qui ne rendent qu’un et un cinquième ; mais, comme entre ces extrêmes se placent une foule de chaux moyennes qui donnent tantôt deux, tantôt plus de deux et moins de trois pour un, on conçoit la difficulté de tracer une ligne de démarcation entre les chaux grasses et les chaux maigres.
(1) M. Faujas de Saint-Fond (Recherches sur les pouzzolanes, la chaux et les mortiers) donne le nom de chaux vive à celle qu’on a nommée jusqu’à ce jour chaux maigre. Cette dénomination est tout-à-fait impropre, car on ne doit entendre par chaux vive que celle qui n’a point encore été éteinte, quelle que soit d’ailleurs sa nature.
Cette dénomination de chaux maigre a été ensuite appliquée exclusivement à toutes celles qui ont la propriété de prendre corps sous l’eau ; cependant il en existe de maigres qui font exception. Pour faire disparaître ce qu’il y a de vague ou d’inexact dans ces distinctions, nous appellerons, 1º chaux hydrauliques, celles qui, cuites au degré ordinaire, durcissent en peu de temps sous l’eau sans le secours d’aucun ingrédient étranger ; 2º chaux communes, celles qui ne jouissent pas de cette propriété ; 3º nous dirons d’une chaux qu’elle est grasse, quand, placée vive sous un grand volume d’eau, elle en absorbe pour se fondre de 2,60 à 3,60 pour 1,00 (ces nombres expriment des poids) ; qu’elle est moyenne, quand, dans les mêmes circonstances, elle en absorbe de 2,30 à 2,60 ; et maigre enfin, quand elle n’en peut prendre que de 1,00 à 2,30. 4º Nous achèverons de caractériser chaque espèce par sa couleur, qui est assez souvent un indice remarquable.
Les chaux hydrauliques (tableau nº 1) sont quelquefois blanches ou très peu colorées (exemple, chaux de Montélimart, de Nîmes et de Viviers) ; mais elles affectent le plus souvent une teinte gris de boue ou de brique crue (exemple, chaux de Cabessut à Cahors, de Saint-Céré, département du Lot, de la Bourgade, près de Montauban), et font ordinairement maigres, rarement moyennes, et jamais grasses. L’inverse n’a pas lieu, c’est-à-dire, que la couleur et la qualité maigre ne sont pas les caractères exclusifs des chaux hydrauliques (exemple, chaux tirée de la pierre de Calviac, département de la Dordogne).
Ces espèces de chaux, réduites en bouillie liquide par l’extinction, et immergées ensuite, rejettent, en se solidifiant, une partie de l’eau qu’elles contenaient ; elles en prennent, au contraire, une nouvelle quantité, si, au lieu d’une bouillie liquide, on a formé une pâte ferme. Il existe donc, entre ces extrêmes, un degré moyen de consistance pâteuse pour lequel aucun des deux cas n’arrive. Ainsi, les principes qui constituent les chaux hydrauliques tendent à s’unir chimiquement par l’intermede d’une quantité déterminée d’eau qui passe en même temps à l’état solide. On peut donc considérer ces espèces de chaux comme capables de solidifier en peu de temps toute l’eau dont elles s’abreuvent, pour se réduire en pâte ni trop dure ni trop molle par l’extinction ; elles n’ont par conséquent pas besoin, pour durcir, du contact de l’air, et de la dessication qui en est la suite.
Les chaux communes saisissent, dans les mêmes circonstances, beaucoup plus d’eau qu’elles n’en peuvent solidifier ; et comme elles n’ont point la faculté de rejeter celle qui est superflue, elles restent constamment à l’état de pâte molle, non seulement dans l’eau, mais encore dans les bassins imperméables où on les éteint lorsqu’on les recouvre de terre ou de sable (1).
(1) On lit dans l’ouvrage de L. B. Alberti (liv. II, ch. XI) « que l’on trouva dans une fosse de la chaux éteinte depuis environ 500 ans ; que cette chaux était encore si moite, si bien délayée et si mûre, que le miel ni la moelle des bêtes ne l’étaient davantage. »
Il se rencontre certaines chaux qui participent des chaux communes et des chaux hydrauliques ; car, privées du contact de l’air après avoir été réduites en bouillie, elles acquièrent quelque consistance, sans cependant devenir jamais bien dures ; elles n’ont, en effet, le pouvoir de faire passer à l’état concret que la plus grande partie de l’eau dont elles se sont chargées ; il en reste un léger excès qui ne se combine point.
Les qualités de la chaux changent non seulement d’un canton à l’autre, mais, ce qui paraîtra moins croyable, c’est que ces changements s’observent souvent dans la même carrière ; et telle est la variété des espèces calcaires sous ce rapport, qu’on peut facilement en trouver un assez grand nombre pour passer de la chaux commune la plus grasse à la chaux hydraulique la plus maigre, en parcourant toutes les nuances intermédiaires (2).
(2) M. Faujas dit que « ces différentes variétés ont été de tous les temps la cause que les personnes qui ont voulu donner des procédés stricts et généraux pour les doses de chaux dans plusieurs ciments imaginés depuis peu, ont presque toujours échoué. »
Bergman, et après lui Guyton (1) ont attribué à quelques centièmes de manganèse la propriété des chaux hydrauliques ; Saussure (2) a pensé, au contraire, qu’elle n’était due qu’à la silice et à l’alumine, combinées dans de certaines proportions ; et Descotils (3) a conclu de l’analyse de la pierre de Senonches, que la condition essentielle était la présence d’une grande quantité de matière siliceuse, disséminée en particules très fines dans la substance calcaire. Il paraît, en effet, qu’on ne trouve dans la pierre de Senonches qu’une très petite proportion de magnésie, d’alumine et de fer, tandis qu’elle donne un quart de silice (4). Mais la silice, d’un autre côté, n’entre que pour cinq à six centièmes dans la pierre de Metz, dont les qualités supérieures sont cependant généralement reconnues (5). Il faudrait donc savoir préalablement quel est le degré d’énergie de la chaux de Metz, par rapport à la chaux de Senonches, pour décider avec quelque certitude en quelles proportions la silice doit se trouver mêlée à la substance calcaire (6).
(1) Mémoire sur les mortiers et les chaux maigres ; Annales de Chimie, tom. 37, pag. 253.
(2) Voyage dans les Alpes.
(3) Journal des Mines, nº 202 (1813), p. 308.
(4) M. Vitalis, chimiste de Rouen, prétend cependant que la pierre de Senonches contient deux fois autant d’alumine que de silice (Mémoires de Gratien Lepère sur les schistes de Cherbourg).
(5) Guyton ; Mémoire sur les mortiers et les chaux maigres ; déja cité.
(6) Des expériences comparatives, faites à Paris postérieurement à la rédaction de ce Mémoire, ont prouvé que la chaux de Metz est supérieure à la chaux de Senonches ; ce qui confirme la justesse de notre observation. Il est très probable, d’ailleurs, qu’il existe d’autres oxides qui partagent avec la silice la faculté de rendre la chaux hydraulique.
Nous ne pouvons rien affirmer sur l’efficacité de l’alumine ; mais nous avons définitivement reconnu, par des essais multipliés, que le fer et le manganèse ne sont point indispensables.
Quelques expériences, dont nous parlerons bientôt, sembleraient, d’un autre côté, annoncer qu’un feu modéré et long-temps soutenu peut donner à des pierres assez pures la propriété de se transformer en chaux hydraulique ; mais ce résultat a besoin d’être confirmé par de nouvelles épreuves, qu’il faudra répéter sur plusieurs variétés de substances calcaires. En attendant, on peut concevoir qu’il n’est pas impossible qu’une cause autre que l’influence des oxides dont nous venons de parler puisse déterminer la chaux à durcir dans l’eau.
Sans anticiper sur ce que nous avons à dire dans la suite de ce Mémoire, nous pouvons dès à présent annoncer qu’il est de la plus grande importance, sur-tout lorsqu’il s’agit de travaux publics, de s’assurer de la qualité de la chaux qu’on doit employer ; or, l’analyse chimique suppose une habitude et des connaissances que tous les constructeurs ne peuvent pas avoir. Il sera toujours plus facile et plus sûr de soumettre un fragment de la pierre qu’on voudra essayer à la cuisson ordinaire dans un four à chaux, ou, comme nous l’avons pratiqué souvent, à un feu de forge, en employant le charbon de bois (la houille se colle aux pierres et détermine une fritte), d’en former ensuite, par l’extinction ordinaire, une bouillie pâteuse qu’on placera au fond d’un vase, sous une eau pure ; et si, au bout de huit ou quinze jours, cette bouillie a pris de la consistance, et résiste à l’impression du doigt, c’est une preuve, ipso facto, que la pierre dont il est question peut fournir de la chaux hydraulique. Si la bouillie reste molle, au contraire, c’est le caractère certain d’une chaux commune (1).
(1) Le moyen que donne M. Faujas, pour reconnaître la qualité de la chaux, est tout-à-fait illusoire. Il conseille de mêler à une mesure de chaux deux mesures de pouzzolane et une demi-mesure de gros sable ; de former du tout un mortier qu’on placera dans une caisse, et qu’on laissera ensuite séjourner trois mois sous une eau pure ; et si, après ce terme, le mortier a formé un corps dur, ce sera une preuve que la chaux se trouve bonne. Je ne crois pas qu’il existe une assez mauvaise chaux au monde pour résister à pareille épreuve : on ne peut s’assurer de l’énergie de la chaux qu’en l’employant seule, ou au plus avec le sable ordinaire.
Nous insistons sur ces distinctions, parceque les chaux hydrauliques ne sont pas seulement précieuses pour la fabrication des bétons, mais parcequ’elles seules peuvent donner, par leur mélange avec le sable ordinaire, d’excellents mortiers pour les constructions exposées à l’air, nonobstant l’opinion de M. Sage, qui voudrait qu’on les proscrivît tout-à-fait pour une raison fort singulière, c’est qu’on ne connaît, dit-il, ni la qualité, ni la quantité des principes qu’elles contiennent. Que les maçons donnent la préférence aux chaux communes, très grasses, parcequ’à égale quantité, elles reçoivent beaucoup plus de sable que les premières, cela se conçoit ; mais il est étonnant que la plupart des architectes, et même des chimistes, qui ont fait une étude spéciale des mortiers, n’aient considéré les chaux hydrauliques que par rapport à la faculté qu’elles ont de durcir dans l’eau. M. Rondelet les distingue à peine des chaux communes, et donne à entendre que la différence du foisonnement est la seule chose à laquelle on doive avoir égard, en disant que trois parties de sable contre une partie et demie de chaux grasse (qui absorbe deux fois et demie son poids d’eau) forment un mortier égal à celui qu’on obtiendrait en mêlant à deux parties de chaux maigre (qui absorbe un poids d’eau égal au sien) la même quantité de sable (1). Nous verrons plus tard combien cette assertion est peu fondée.
(1) Rondelet, Traité théorique et pratique de l’art de bâtir, tome 1er.
Guyton a indiqué deux moyens d’obtenir des chaux hydrauliques artificielles ; le premier consiste à mêler quatre parties d’argile grise et six d’oxide noir de manganèse à quatre-vingt-dix parties de pierre à chaux réduite en poudre, et de calciner ensuite le mélange.
Le second est d’ajouter à la chaux vive ordinaire une certaine quantité de mine de fer blanche, qui se compose en grande partie de carbonate de chaux manganésiée.
Le dernier moyen serait d’un usage bien limité ; le premier n’est pas praticable, car on se figure sans peine combien il deviendrait coûteux de pulvériser la pierre à chaux, sur-tout dans les pays où elle est très dure ; d’ailleurs, quelle énorme quantité d’oxide de manganèse ne faudrait-il pas ? L’observation de Saussure nous a conduits à faire l’essai de substances principalement composées de silice et d’alumine. Nous avons cherché à les combiner avec la chaux par un moyen différent de celui qu’indique Guyton ; le succès a surpassé nos espérances. L’opération que nous allons décrire est une véritable synthèse qui réunit d’une manière intime, par l’action du feu, les principes essentiels que l’analyse sépare dans les chaux hydrauliques. Elle consiste à laisser se réduire spontanément en poudre fine, dans un endroit sec et couvert, la chaux que l’on veut modifier (1) ; à la pétrir ensuite, à l’aide d’un peu d’eau, avec une certaine quantité d’argile grise ou brune, ou simplement avec de la terre à brique, et à tirer de cette pâte des boules qu’on laisse sécher, pour les faire cuire ensuite au degré convenable.
(1) L’extinction spontanée de la chaux n’est pas indispensable ; mais c’est le moyen de réduction le plus économique.
On conçoit déja qu’étant maître des proportions, on l’est également de donner à la chaux factice le degré d’énergie que l’on desire, et d’égaler ou de surpasser à volonté les meilleures chaux naturelles (2).
(2) Nous sommes parvenus à composer à Paris, avec les chaux de Champigny et de Clayes, et de l’argile de Vanvres, une chaux hydraulique factice, qui est de beaucoup supérieure à la chaux de Metz.
Les chaux communes très grasses peuvent comporter 0,20 d’argile pour 1,00 ; les chaux moyennes en ont assez de 0,15 ; 0,10, et même 0,06 suffisent pour celles qui ont déja quelques qualités hydrauliques (3). Lorsqu’on force la dose jusqu’à 0,33 ou 0,40, la chaux que l’on obtient ne fuse point ; mais elle se pulvérise facilement, et donne, lorsqu’on la détrempe, une pâte qui prend corps sous l’eau très promptement. Quand les terres argileuses que l’on rencontre sont mêlées de graviers ou de débris calcaires, on les jette dans un grand bassin plein d’eau ; on les y délaye, en les agitant avec un rabot ; on fait couler la bouillie qui surnage dans un second bassin, où elle sert à former, avec la chaux en poudre, les boules en question. On parvient assez facilement, avec un peu d’habitude, à doser exactement les mélanges, quoique la terre soit ainsi détrempée : la manipulation se fait d’ailleurs mieux et plus vite que de toute autre manière.
(3) Les qualités de l’argile doivent d’ailleurs influer sur les proportions.
Il ne faut pas croire que l’argile cuite à part, et ajoutée à la chaux commune dans les proportions que nous venons d’indiquer, puisse donner les mêmes résultats que lorsque ces deux substances sont mêlées avant la cuisson. Le feu modifie les uns par les autres les principes qui constituent le mélange, et donne naissance à un nouveau composé qui jouit de nouvelles propriétés. Cette vérité devient palpable, lorsqu’on compare, par exemple, la couleur de la chaux factice (à argile ferrugineuse), qui tire sur le vert pâle un peu jaunâtre, à celle que contracte la chaux commune, broyée avec un peu de ciment rouge. Du reste, il y a une très grande différence dans la manière dont ces composés se comportent sous l’eau (1).
(1) Smeaton propose aux chimistes (Recherches expérimentales sur la meilleure composition des ciments hydrauliques, extraites de la Bibliothèque britannique, t. 1er, p. 89 et 611) de décider « pourquoi la présence de l’argile, dans le tissu de la pierre calcaire, rend la chaux propre à se durcir sous l’eau ; propriété que la chaux tirée des pierres calcaires pures n’acquiert point. » Il ajoute que « l’argile mêlée à la chaux ordinaire ne produit pas cet effet ; la brique pilée en poudre fine ou grossière n’y fait rien non plus… etc. » On voit que Smeaton n’a essayé que le mélange de la chaux éteinte et de l’argile crue ; s’il avait eu l’idée de faire cuire le mélange, il aurait obtenu de la chaux hydraulique.
Pour ne laisser aucun doute sur la possibilité de transformer (en grand) la chaux commune en chaux hydraulique, nous allons présenter ici un détail très approximatif de ce que coûterait un mètre cube de cette chaux dans le pays que nous habitons (Souillac, département du Lot).
Un four à bois ordinaire, de forme carrée, contient 59 mètres cubes de matériaux ; en plaçant 17 mètres cubes de pierre à chaux naturelle pour former la voûte, et 42 mètres cubes de boules ou prismes à chaux factice par-dessus, on peut faire plusieurs fournées consécutives ; et la chaux naturelle de chaque fournée donnera la chaux factice de la suivante, en adoptant les proportions de 1,00 de chaux en poudre éteinte à l’air, contre 0,20 de terre argileuse, mesurée aussi en poudre. (Il est bon de faire observer que 1,00 en volume de chaux en poudre vive rend 3,52 en poudre éteinte, dans le cas qui nous occupe.) Une fournée coûtera, savoir :
| Fourniture de 17 mètres cubes de pierre ordinaire, à chaux commune très grasse, à 2 francs… | 34 fr. 00 c. |
| Idem, de 8 mètres 40 cent. de terre à brique, supposée assez pure pour n’avoir pas besoin d’être lavée, à 3 francs… | 25 fr. 20 c. |
| Façon de 42 mètres de boules, ou briques de chaux factice, à 12 fr. le mètre… | 504 fr. 00c. |
| Fourniture de 50 stères de bois de chêne, à 10 fr. l’un… | 500 fr. 00 c. |
| Charge et décharge du four, entretien du feu, 22 journées de maître chaufournier (le temps de la cuisson comptant double), à 3 fr… | 66 fr. 00 c. |
| Pour idem, 68 journées de manœuvre, à 2 fr… | 136 fr. 00 c. |
| Prix d’une fournée… | 1265 fr. 20 c. |
Pour obtenir dix fournées consécutives pareilles à celle dont nous venons d’évaluer la dépense, il faudrait en faire onze ; la première, que nous ne comptons pas, donnerait de la brique, et la chaux nécessaire à la préparation de la seconde fournée : les dix fournées fourniraient donc 420 mètres cubes de chaux hydraulique, et coûteraient 12,652 francs donc le mètre cube de cette chaux reviendrait, prix coûtant, à 30 francs 12 centimes, et à 35 francs, à très peu près, y compris bénéfice et frais d’établissements.
Il est bon de faire observer que la chaux factice ainsi obtenue, se comportant comme les chaux hydrauliques naturelles, ne foisonnerait que très peu par l’extinction. Un mètre cube n’équivaudrait guère, sous ce rapport, qu’à 0,60 de chaux naturelle du pays.
En voilà assez pour démontrer que la fabrication des chaux hydrauliques, telle que nous la concevons, n’a rien de difficile ni d’impraticable en grand. Ce serait d’ailleurs une chose à examiner dans les pays à pierres tendres et crayeuses, s’il ne conviendrait pas de substituer à la première cuisson une pulvérisation mécanique ; mais il est fort douteux que le succès fût le même, parcequ’il deviendrait très difficile d’obtenir, par une trituration grossière, la seule praticable en pareil cas, une division aussi parfaite que celle que donne l’extinction spontanée de la chaux.
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CHAPITRE II.
Des Pierres à Chaux.
LA plupart des traités de l’art de bâtir ne donnent sur les pierres à chaux que des notions inexactes, et quelquefois entièrement fausses, comme nous allons le faire voir.
Vitruve a dit (1) le premier, tunc etiam de calce diligentia est adhibenda, uti de albo saxo aut silice coquatur ; et quæ erit de spisso et duriore, erit utilior in stuctura ; quæ autem ex fistuloso, in tectoriis. Il distingue ainsi deux espèces de pierres, dont les unes, blanches et dures, fournissent de la chaux propre à la maçonnerie, et les autres, poreuses, en donnent de bonne pour les enduits.
(1) Vitruve, liv. II, chap. v.
Belidor répéte, d’après Vitruve, que « pour faire de bonne chaux, il faut se servir de pierres très dures, pesantes et blanches, et que de toutes celles qu’on peut employer, il n’y en a point de meilleure que le marbre. »
M. Faujas de Saint-Fond (1) distingue deux espèces de chaux ; la chaux vive et la chaux grasse. « La première provient, dit-il, d’une pierre calcaire pure, saine et cristalline dans sa cassure, et qui tend à se rapprocher du spath calcaire. La chaux grasse ou commune se fait avec des pierres tendres, souvent un peu marneuses. »
(1) Ouvrage cité.
M. Sage affirme que « la bonne qualité de la chaux dépend en partie de la pureté de la pierre qu’on calcine, et que la chaux qu’on obtient du marbre est préférable à celle de la pierre commune. »
M. Rondelet dit encore que « les pierres calcaires les plus dures, les plus pesantes, celles dont le grain est fin, homogène, et dont la contexture est la plus compacte, font la meilleure chaux. »
L’ingénieur anglais Smeaton et le docteur Higgins prétendent au contraire que la craie et le marbre, qui offrent à-peu-près les deux extrêmes en dureté parmi les espèces calcaires, donnent de la chaux qui procure au mortier une égale bonté. Smeaton a fait ses expériences sur des mortiers de traass, et le docteur Higgins sur des mortiers ordinaires.
La plupart de ces opinions ne paraissent contradictoires que parce qu’elles sont présentées sans restriction ; quelques unes sont entièrement opposées aux faits les plus incontestables. Il est certain que ni la couleur, ni la contexture, ni la dureté, ni la pesanteur spécifique, ne sont des indices suffisants de la qualité des pierres à chaux (2). Pour le prouver nous avons comparé, dans le tableau nº 1, les principaux caractères de quelques pierres, dont plusieurs sont connues par une longue expérience. Elles fournissent, savoir :
Nº 1, 2, 2 bis, 3 et 4, d’excellentes chaux.
Nº 5, 6, 7, 8 et 9, de bonnes chaux.
Nº 10 et 11, de médiocres chaux.
Nº 12, 13, 14 et 15, de mauvaises chaux.
(2) Smeaton a dit (ouvrage cité) que « la texture, la couleur, la dureté des pierres calcaires ne font point des indices constants de leur qualité comme pierres à chaux maigres (hydrauliques) ; que l’analyse même qui montre dans leur com-position de la glaise et du sable, quoiqu’elle soit un fort préjugé en leur faveur, n’est pas toujours un indice certain ; mais que ce dernier caractère, joint à la couleur fauve de la chaux, annonce toujours la véritable chaux maigre. Qu’ainsi, soit que la pierre soit bleue, blanche ou brune ; qu’elle soit dure ou tendre, si elle prend à la calcination cette couleur bien décidée, elle est bonne pour les constructions hydrauliques. »
Une foule de pierres à chaux, parmi lesquelles nous pouvons citer celles de Nîmes, de Montélimart et de Viviers, ne prennent point une couleur fauve à la cuisson, et fournissent cependant de bonnes chaux hydrauliques. La pierre de Calviac ( nº 15), qui est dans le cas de celles dont parle Smeaton, donne au contraire une chaux communé. Puisqu’il est si difficile d’établir des règles générales sans les soumettre à une foule d’exceptions, n’est-il pas plus convenable de n’en pas établir du tout ? »
Ces exemples, qu’il serait facile de multiplier, prouvent, comme nous venons de le dire, qu’il est impossible de rien conclure des caractères physiques des pierres, relativement à la qualité de la chaux qu’on en retire.
Passons à ce qu’on nomme pureté de la pierre. M. Rondelet est tombé à ce sujet en contradiction évidente avec lui-même ; car, après avoir dit que « dans presque toute l’Italie la chaux est fort bonne, parceque la pierre qu’on y emploie est presque toujours un marbre très pur », il cite comme excellente la chaux de Cretage, qui contient, ajoute-t-il, beaucoup de fer et de manganèse, et celle de Metz, où Guyton a trouvé sur 100 parties 5,25 de silice, 1,25 d’alumine, 3,50 de manganèse, et 3,20 de fer.
Ajoutons à cela que les pierres à chaux les plus renommées, telles que celles de Léna, d’Aberthaw, dans le comté de Glamorgan ; de Casal (Piémont), de Morex (pays de Gex), de Brion (Saône-et-Loire), de Cahors et de Saint-Céré (Lot), de Labourgade (Lot-et-Garonne), de Montélimart (Drôme), etc. etc., laissent toutes, après leur solution dans un acide, un résidu boueux, d’une couleur olivâtre, plus ou moins foncée, lequel est évidemment dû à des principes qui ne font point calcaires.
Ces faits, on doit l’avouer, n’établissent point que la bonté de la chaux dépende de la pureté de la pierre. Nous pouvons affirmer, d’ailleurs, qu’avec tous les soins possibles, en essayant plusieurs procédés de fabrication, nous n’avons jamais pu faire de bon mortier avec certaines chaux blanches, extraites de pierres blanches et dures qui se rapprochaient beaucoup du marbre très pur. Nous n’entendons parler ici que du mortier ordinaire à sable quartzeux.
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CHAPITRE III.
Nature de la Chaux ; action du feu sur la pierre calcaire.
IL n’y a pas long-temps que la nature intime de la chaux est connue ; le chimiste Davy a le premier indiqué, en 1807, que le sulfate et le carbonate de chaux, soumis à l’action de la pile de Volta, cédaient leur acide et de l’oxigène au pôle positif, et au pôle négatif une substance brillante qui a tant d’affinité pour ce dernier principe, qu’elle l’enlève à l’air, et décompose l’eau très rapidement. L’analogie a fait placer cette singulière substance au rang des métaux, sous le nom de calcium (1). La chaux pure n’est donc qu’un oxide métallique, et la chaux de construction qu’une combinaison d’oxides du même genre ; car la silice et l’alumine sont déja rangées, par analogie, au rang des oxides, et les métaux qu’on suppose en être les bases, ont reçu les noms de silicium et d’aluminium.
(1) Voyez les Éléments de Chimie de M. Thénard.
L’oxide de calcium, ou la chaux pure qu’on retire du marbre dans les laboratoires, ne fait point effervescence avec les acides, parceque la calcination est toujours portée assez loin pour enlever au sel calcaire tout l’acide carbonique qu’il contenait. La chaux qui sort de nos fours ordinaires n’en est au contraire jamais entièrement privée.
La calcination ne se borne point, comme on l’a dit dans plusieurs ouvrages, à chasser de la pierre, l’eau de cristallisation et une partie de l’acide carbonique ; elle modifie encore, les uns par les autres, les oxides constituants. Nous n’entreprendons point d’expliquer ce qui se passe ; nous nous contenterons de prouver la réalité de ces réactions par les faits suivants : Si l’on prend, d’une part, du carbonate de chaux impur (de la pierre de Montélimart ou de Labourgade, par exemple), de l’autre, la chaux même qui en provient, soit vive, soit à l’état d’hydrate ; qu’on dissolve séparément ces substances dans de l’acide nitrique affaibli, le carbonate laissera un résidu éminemment siliceux et d’une couleur foncée, tandis que la chaux et son hydrate se dissoudront presque entièrement, ou ne laisseront qu’un très faible résidu sans couleur. Si l’on fait la même expérience sur la pierre de Calviac, qui contient presque moitié de son poids de silice en grains palpables, on obtient d’abord un précipité de sable jaune, plus un précipité floconneux jaune orange, et la solution est colorée ; après la cuisson, on obtient encore un précipité de silice, mais à l’état de sable très blanc, et la liqueur est sans couleur. Ainsi, le défaut de ténuité dans la silice la préserve, jusqu’à un certain point, de l’altération qu’elle éprouve lorsqu’elle est en particules impalpables. Si donc les qualités des chaux hydrauliques résultent de cette altération, il est démontré qu’il doit exister des chaux maigres non hydrauliques.
Descotils a observé une partie de ces phénomènes sur la pierre et la chaux de Senonches ; mais il n’a point fait mention du changement de couleur des solutions et des précipités : sans doute que la très petite quantité de fer contenue dans cette pierre l’aura empêché d’y faire attention (1).
(1) Nous avons commencé nos expériences en 1812 ; ce n’est qu’en 1817 que nous avons eu connaissance du travail de Descotils par la notice de M. Gay-Lussac, insérée dans le numéro des Annales de Physique et de Chimie du mois de février 1817.
La pierre calcaire change plusieurs fois de couleur pendant la cuisson ; le feu développe intérieurement une teinte foncée, tantôt noire, tantôt grise, bleuâtre ou verdâtre, à laquelle succède le blanc ou le fauve, qui sont les couleurs ordinaires de la chaux cuite à ce degré, qu’on nomme le degré convenable, dans les arts. L’épreuve qui le détermine est l’extinction : la chaux doit, pour être bien cuite, fuser promptement et complètement dans l’eau. Lorsqu’on outre-passe le terme ordinaire de la calcination, elle devient paresseuse, c’est-à-dire, qu’elle acquiert la propriété de rester plusieurs heures, et quelquefois un jour ou deux dans l’eau sans s’éteindre.
Si l’on place, stratum super stratum, avec du charbon de bois et de la houille mêlés, des fragments de pierre à chaux commune, grasse, dans un petit fourneau de brique, qu’on y mette le feu, et qu’à mesure que les matières s’affaissent par la réduction du combustible, et laissent tomber la chaux dans le cendrier, on retire cette chaux pour en recharger le four avec de nouveau charbon, on obtiendra, en continuant ainsi pendant quinze ou vingt heures, selon le volume des fragments, une chaux sur-calcinée qui ne s’éteindra plus, mais qui jouira d’une propriété fort remarquable ; car si on la réduit en poudre très fine par la trituration, qu’on en fasse, en l’arrosant, une pâte ductile, cette pâte durcira sous l’eau (2).
(2) M. Sage (Élémens de Minéralogie, page 119, tome 1er) dit « qu’ayant tenu au rouge pendant cinq jours de la chaux vive faite avec du spath calcaire, cette chaux ne s’échauffait plus avec l’eau, et ne prenait plus corps avec le sable ; » mais il ne paraît pas avoir remarqué le fait dont il est ici question.
Nous avons retiré de l’eau, après dix-huit mois d’immersion, de petites pièces de chaux commune réduite en pâte après sa sur-calcination ; nous les avons laissées sécher pendant quelques mois à l’air ; en les rompant ensuite avec la main, sans autre intention que d’en essayer la résistance, nous avons remarqué avec surprise, dans la cassure, une certaine quantité de particules de carbonate de chaux à l’état de cristaux transparents.
Nous avons ouï parler d’expériences faites à l’école des mines de Moutiers, et desquelles il paraît résulter que le degré de cuisson peut modifier toute espèce de pierre calcaire, de manière à la transformer en chaux hydraulique ; nous regrettons de ne point en connaître les détails ; il eût été intéressant pour nous de savoir quels rapports elles ont avec le fait que nous venons d’exposer.
L’énorme quantité de combustible qu’exige la sur-calcination de la chaux, jointe à l’inconvénient de la piler et de l’employer seule, à la manière du plâtre, en rendrait l’usage trop dispendieux dans les constructions. Il faut, au reste, de nouveaux essais pour constater définitivement le résultat que nous annonçons. Il serait possible que la nature de la houille dont nous nous sommes servis eût exercé quelque influence dont nous ne saurions rendre compte.
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CHAPITRE IV.
Des trois manières d’éteindre la Chaux, et des phénomènes
qui en résultent.
PREMIER PROCÉDÉ.
LA chaux vive, prise en sortant du four et jetée sous une quantité d’eau convenable, se fend avec bruit, se boursouffle, produit un dégagement considérable de vapeurs brûlantes, légèrement caustiques (2), et se fond en bouillie épaisse. En cet état, on la nomme indifféremment chaux fondue, chaux coulée.
(2) La vapeur qui s’élève pendant l’extinction de la chaux verdit le papier teint avec la mauve ; ce qui provient d’une portion de chaux très divisée que cette vapeur entraîne avec elle.
Ce procédé d’extinction est généralement usité ; mais les maçons en abusent ; ils noient la chaux dans une grande quantité d’eau, la réduisent à consistance laiteuse, et la versent après dans des fosses perméables, où elle se dessèche et perd ses qualités.
Les chaux communes très grasses, éteintes en bouillie épaisse, donnent en volume jusqu’à trois et un dixième pour un ; il est des chaux hydrauliques qui ne rendent qu’un et un cinquième.
Pour comparer rigoureusement entre elles, sous le rapport de gras ou de maigre, les diverses espèces de chaux dont nous nous sommes servis, nous avons placé de chacune un fragment récemment cuit, sous un volume d’eau plus que suffisant pour l’éteindre, et nous l’avons laissé se fondre et saturer librement. Le poids de l’eau absorbée a donné le terme de comparaison cherché (1). C’est ainsi qu’ont été calculés les nombres de la dernière colonne du tableau nº 1, dans laquelle on remarquera la chaux nº 15, une des plus maigres, et qui n’est cependant pas hydraulique. Cette exception, fût-elle unique, fera sentir la nécessité des distinctions que nous avons établies entre les chaux maigres et les chaux hydrauliques (2).
(1) Dans cette opération, il ne se manifeste presque pas d’effervescence, parceque l’eau se trouve en excès. Après que la chaux s’est réduite en flocons, on décante avec précaution l’eau surabondante, on pèse la bouillie, on retranche de ce poids le poids de la chaux vive, et on obtient ce que nous appelons ici la quantité d’eau absorbée.
(2) L’ordre du tableau n’indique pas exactement l’ordre d’énergie des diverses chaux ; mais il n’en diffère pas beaucoup. On conçoit que, puisqu’il peut exister des chaux maigres non hydrauliques, le degré de maigre cesse d’être un indice exact des qualités de la chaux.
M. Sage dit (3) que si l’on jette de nouvelle eau sur la chaux, lorsqu’après en avoir déja absorbé elle éclate en sifflant, il se produit un bruit semblable à celui d’un fer rouge que l’on trempe. Le fait est exact ; mais ce chimiste paraît ne pas en avoir observé les conséquences, qui sont cependant importantes, et connues des maçons. Les parties chaudes, non fusées et atteintes par l’eau projetée, se divisent mal, et la bouillie reste grenue : plus l’eau est froide, plus l’effet est sensible, sur-tout sur les chaux très grasses. Quand on veut obtenir une chaux fondue parfaite, il faut donner du premier coup assez d’eau pour n’être pas obligé d’y revenir au moment de l’effervescence, ou bien attendre le refroidissement pour en ajouter une nouvelle quantité.
(3) Expériences de M. Sage, publiées en 1809.
La chaux devient paresseuse (c’est-à-dire, qu’elle acquiert la faculté de rester quelque temps sous l’eau sans s’éteindre) quand elle a été exposée quelques jours à l’air. Ce fait est sur-tout remarquable dans les chaux hydrauliques, qui finissent par se résoudre dans l’eau sans produire autre chose qu’un léger dégagement de chaleur.
DEUXIÈME PROCÉDÉ.
La chaux vive, plongée dans l’eau pendant quelques secondes, et retirée avant le commencement de la fusion, siffle, éclate avec bruit, répand des vapeurs brûlantes, et tombe en poudre. On la nomme alors chaux éteinte par immersion. Elle peut se conserver long-temps en cet état, pourvu qu’on la mette à l’abri de l’humidité. Elle ne s’échauffe plus lorsqu’on la détrempe (ce procédé d’extinction est dû à M. de Lafaye, qui l’a publié en 1777, comme un secret retrouvé des Romains). Un kilogramme de chaux commune grasse, éteinte en poudre par immersion, ne retient moyennement que 0 kil., 18 d’eau, tandis que les chaux hydrauliques en prennent de 0 kil., 20 à 0 kil., 35. Ce fait a lieu dans un sens inverse de celui que présente l’extinction ordinaire.
Les chaux communes très grasses se divisent difficilement en poudre bien fine par le procédé Lafaye, si l’on se contente, comme le prescrivent quelques auteurs (1), d’en concasser les pierres à la grosseur d’un œuf avant l’immersion, et de les laisser fuser ensuite sur une aire. Plus de la moitié tombe alors en petits fragments solides de la grosseur d’un pois ; et ces fragments une fois refroidis, peuvent tenir long-temps dans l’eau sans s’y fondre (les mortiers fabriqués avec de telle chaux paraissent toujours mal broyés et sont sujets aux gerçures). Mais on surmonte cette difficulté, en réduisant les pierres de chaux vive à la grosseur d’une noix avant que de les immerger, et en les accumulant immédiatement après dans des caisses ou futailles ; alors la chaleur se trouve concentrée ; une grande partie de l’eau vaporisée ne pouvant s’échapper, est reprise par la chaux même, qui parvient ainsi à se diviser assez bien (1).
(1) Voyez les Expériences de M. Sage, page 6, note première.
(1) C’est une erreur de croire que la méthode de Lafaye soit incommode et d’une pratique difficile ; à dire vrai, il faut des hangards et des encaissements pour recevoir la chaux en poudre ; mais les frais d’extinction sont bien moindres qu’on ne l’imagine d’abord. Sur les travaux du pont de Souillac, il n’a fallu, pour éteindre par immersion 128 mètres cubes de chaux vive, que 168 journées de manœuvre.
On peut aussi (mais ceci devient pénible et incommode) séparer de la poudre fine avec un crible les fragments non fusés, et leur faire subir sur-le-champ une nouvelle immersion. Dans tous les cas, on n’obtient guère en volume que de 1,50 à 1,70 pour un de chaux vive mesurée en poudre.
Les chaux hydrauliques, qui se divisent très bien de quelque façon que l’on procéde, rendent dans les mêmes circonstances de 1,80 à 2,18.
TROISIÈME PROCÉDÉ.
La chaux vive, soumise à l’action lente et continue de l’atmosphère, se réduit en poussière très fine ; pendant cette extinction naturelle, il y a un léger dégagement de chaleur, mais sans vapeurs visibles. Les chaux communes grasses augmentent des deux cinquièmes de leur poids, et rendent en volume depuis 1,75 jusqu’à 2,55. Pour obtenir ces résultats, il faut saisir l’époque où la réduction en poudre est complète, et ne point opérer dans une atmosphère humide.
Telles font les trois manières d’éteindre la chaux : la première est généralement usitée ; la seconde n’a guère été employée que par forme d’essai sur divers travaux ; la troisième est proscrite, et représentée dans tous les traités de construction comme privant la chaux de toute énergie, tellement, qu’on regarde comme perdue celle que l’air a éventée au point de la réduire tout-à-fait en poussière. Nous ne parlerons pas dans ce moment des procédés de MM. Rondelet, Fleuret et autres, parcequ’ils ne diffèrent pas assez de ceux que nous venons de décrire pour en être séparés. Nous verrons plus tard, relativement à l’extinction spontanée, combien il faut se défier de ces assertions banales, nées de fausses observations, et accréditées par des auteurs qui, ne sachant douter de rien, répétent sans examen les erreurs d’autrui.
Nous allons comparer actuellement ces trois manières, en prenant pour exemple une chaux commune grasse et deux chaux hydrauliques maigres. Cette comparaison nous conduira à quelques observations importantes.
En examinant ces résultats, on aperçoit sur-le-champ un fait bien digne d’attention, savoir, qu’étant donné des quantités égales d’une même chaux, il est possible d’en former à part des pâtes parfaitement égales, non en volume, mais en consistance, en employant néanmoins des doses d’eau très différentes. Ce phénoméne dépend évidemment du degré de ténuité que les particules de la chaux contractent par l’extinction. Le foisonnement et l’eau absorbée prouvent incontestablement que le procédé ordinaire est celui des trois qui porte la division au plus haut terme ; et, à l’appui de cette preuve, on peut citer comme une chose assez remarquable, qu’à l’exception des chaux très blanches, toutes les autres contractent, par le procédé d’immersion et par l’extinction spontanée, une couleur plus sombre que lorsqu’on les soumet à l’extinction ordinaire. Or on sait qu’une foule de substances cristallines et colorées blanchissent ou acquièrent de l’éclat par la grande division de leurs particules, qui deviennent comme autant de facettes propres à réfléchir la lumière blanche. Les pierres calcaires, vives et grisâtres, le vert de bouteille, sont dans ce cas ; le cinabre, qui est de couleur de brique de première cuite, se change par la pulvérisation en vermillon d’un grand éclat, etc. Il ne peut donc rester aucun doute à ce sujet.
Mais si la méthode d’immersion et l’extinction naturelle, outre qu’elles divisent imparfaitement la chaux, ne donnaient pas aux particules pulvérulentes qu’elles déterminent, la faculté de tenir quelque temps dans l’eau sans se développer, les différences que nous venons de remarquer dans le volume des pâtes ne subsisteraient pas ; car ces particules se dilateraient en se détrempant, et parviendraient au même degré de ténuité que dans l’extinction ordinaire ; or ceci n’a pas lieu, du moins instantanément. Nous reviendrons par la suite sur ce fait, que personne n’avait encore remarqué.
Nous nous bornerons, pour le moment, à en déduire cette conséquence, que pour composer avec de la chaux éteinte par immersion ou par l’action de l’air un mortier en apparence aussi gras et aussi liant que celui que donne le procédé ordinaire de fabrication, il faut employer une plus grande quantité.
Les maçons, qui ne connaissent guère ou plutôt ne connaissent pas l’extinction par immersion, disent de la chaux qui fuse à sec, qu’elle se brûle ; de là ce précepte répété avec confiance par quelques auteurs, il ne faut point noyer la chaux, il ne faut point la brûler. La première partie s’entend de reste ; mais il est évident que cette expression, brûler la chaux, en parlant de l’extinction sèche, est non seulement impropre, mais ne signifie rien ; car si on veut dire par là que la chaux s’altère et perd de sa force, on se trompe, comme nous le verrons par la suite.
pp. 22–30
CHAPITRE V.
Combinaison de l’Eau et de la Chaux. Influence de l’Eau
et de l’Air sur les Hydrates qui en résultent.
LA chaux pure, éteinte en bouillie, et exposée dans un creuset d’argent ou de platine, à la chaleur de la lampe à esprit-de-vin, donne (voyez le Traité de Chimie de M. Thénard) ce qu’on appelle hydrate de chaux. Dans cette opération, la chaux n’augmente pas tout-à-fait du quart de son poids ; l’hydrate est blanc, pulvérulent, et attire l’acide carbonique de l’air. Voilà, à très peu près, tout ce que la chimie nous enseigne sur la combinaison de l’eau et de la chaux.
M. Sage, qui paraît avoir fait une étude particulière de la chaux, prétend (1) « qu’éteinte par immersion, elle peut être régénérée en pierre calcaire par le seul concours de l’eau… Que cette régénération est complète, et présente une espèce de marbre… Mais que la solidité de cette pierre artificielle s’augmente considérablement par l’addition d’une matière siliceuse quelconque, etc. »
(1) Mémoire déja cité.
Ce prétendu marbre serait donc moins résistant que le mortier ordinaire. Il y a là quelque chose de contradictoire ; il est impossible ensuite de concevoir comment la régénération ou la réintégration complète de l’acide carbonique peut s’effectuer par le seul concours de l’eau.
Nous allons exposer les résultats de nos propres expériences sur diverses chaux de construction.
Plusieurs essais préliminaires nous ont prouvé que la quantité d’eau employée à l’extinction, ou, en d’autres termes, que le degré de fermeté de la bouillie exerce une grande influence sur la dureté de l’hydrate qui en résulte.
Exemple sur une Chaux commune.
| Duretés relatives des Hydrates. | |
| 1 kil., 00 de chaux, nº 13, éteinte avec 1 kil., 37 d’eau (minimum)… | 0,126 |
| 1,00 idem, éteinte avec 1 kil., 83 d’eau… | 0,222 |
| 1,00 idem, éteinte avec 3,15 d’eau (maximum)… | 0,068 |
Exemple sur une Chaux hydraulique.
| 1,00 de chaux nº 8, éteinte avec 0 kil., 70 d’eau (minimum)… | 0,014 |
| 1,00 idem, éteinte avec 0 kil., 92 d’eau… | 0,051 |
| 1,00 idem, éteinte avec 2,46 d’eau (maximum)… | 0,010 |
Nous n’avons point assez multiplié les expériences pour déterminer, relativement à chacune des deux chaux, à quelle quantité d’eau correspond le maximum de dureté de son hydrate ; nous croyons cependant que les doses 1,83 dans le premier exemple, et 0,92 dans le second, ne diffèrent guère des résultats auxquels conduiraient des recherches particulières.
La consistance qui répond à ces quantités d’eau est ferme quoique ductile. On ne peut mieux la comparer qu’à celle de l’argile préparée pour les poteries. C’est cette consistance que nous avons donnée à la pâte de tous les hydrates qui ont servi à nos expériences. On conçoit que, sans cette attention, nos résultats cessant d’être comparables, n’auraient conduit qu’à des conclusions entièrement fausses. Il ne paraît pas que M. Sage ait remarqué l’influence des proportions relatives de l’eau et de la chaux ; du moins il n’en parle pas. Cependant il était facile de s’en rendre compte à priori ; on sait en effet que trop peu d’eau ne lie pas, et qu’un excès divise, écarte les particules de la matière qu’on détrempe, de sorte que le composé reste léger, poreux et friable, s’il ne prend pendant la dessication un retrait convenable, soit naturellement, soit par la massivation. Le plâtre gâché dur ou liquide offre un exemple frappant de cette vérité.
Nous avons donc formé, selon ce qui vient d’être dit, avec diverses chaux éteintes par les trois procédés connus, des prismes quadrangulaires d’une longueur indéterminée, et ayant pour section un rectangle de 0,04 de base, sur 0,025 de hauteur. Nous les avons exposés pendant plusieurs jours à la chaleur solaire de l’été, et obtenu ainsi des hydrates, recouverts d’une très légère croûte de carbonate de chaux dont il a été facile de les dépouiller ; après quoi nous avons essayé leur résistance par la rupture (1), et leur dureté par un foret analogue à celui que Peyronnet a employé pour comparer les duretés des pierres.
(1) Peut-être aurait-il été plus exact de dire ténacité, au lieu de résistance. Il suffit, au reste, que le lecteur soit prévenu du sens dans lequel nous avons employé ce dernier mot.
Pour opérer la rupture, on plaçait les prismes horizontalement en saillie sur un madrier dressé à dessein, en retenant le mouvement de bascule par une traverse de fer méplat, se mouvant à volonté dans le sens vertical au moyen de deux guides. On accrochait sur chaque prisme, à 0,03 de la rupture, un étrier de fer portant une caisse en bois léger, dans laquelle on versait doucement, et d’une manière continue, un sable très fin, jusqu’à ce que la rupture eût lieu. On pesait ensuite la caisse et le contenu, et on obtenait ainsi en kilogrammes l’expression de la force relative de chaque prisme. Quand, ce qui arrivait quelquefois, les sections de rupture étaient un peu inégales, on faisait les corrections nécessaires au moyen de la formule de Galilée. (Voy. la planche I.)
Ces premières expériences nous ont donné les résultats suivants, qui se déduisent immédiatement du tableau nº 2.
Les trois procédés d’extinction, rangés par ordre de supériorité relativement à la résistance et à la dureté qu’ils communiquent aux hydrates de chaux communes grasses, sont :
1º L’extinction ordinaire, 2º l’extinction spontanée, 3º l’extinction par immersion.
Les résistances relatives moyennes, dans ces trois cas, font comme les nombres 2490, 1707, 450, et les duretés comme od,1696, od,0850, od,0713.
2º L’ordre change pour les chaux hydrauliques, et devient, 1º l’extinction ordinaire, 2º l’extinction par immersion, 3º et l’extinction spontanée.
Les résistances moyennes relatives sont comme les nombres 864, 392, 245, et les duretés comme od,0488, od,0446, od,0358.
Nous prévenons, une fois pour toutes, que ces nombres et ceux que nous présenterons par la suite, ne doivent être considérés que comme des résultats particuliers qui conviennent aux chaux que nous avons étudiées. Pour fixer les idées sur le degré de résistance ou de dureté qu’ils expriment, nous avons choisi un terme de comparaison connu de tout le monde, la bonne brique de première cuite ; sa résistance relative est, selon les épreuves décrites, de 5690, et sa dureté de od,096.
En se rappelant ce que nous avons dit dans le chapitre précédent, en parlant des trois procédés d’extinction, on verra sans peine que, pour chaque espèce de chaux, l’ordre des résistances et des duretés est absolument le même que celui du foisonnement ; c’est-à-dire que le procédé qui divise le mieux la chaux, est aussi celui qui donne aux hydrates la plus grande force, résultat conforme à ce principe de chimie, que l’union des parties constituantes d’un composé est d’autant plus intime que ces parties sont plus tenues (1).
(1) Il y a une distinction à faire, entre ce qu’on appelle diviser et étendre une matière. La chaux est divisée, autant que sa nature le permette, quand, par une quantité d’eau convenable, elle a passé immédiatement de l’état de chaux vive à celui d’une bouillie pâteuse : une nouvelle addition d’eau l’étend ou la noie, mais ne la divise plus.
L’acide carbonique répandu dans l’atmosphère se porte sur les hydrates, s’y fixe insensiblement, et les régénère en s’étendant des surfaces au centre. L’épaisseur des parties ainsi régénérées n’est guère au bout d’un an que de six millimétres pour les chaux hydrauliques, et de deux à trois pour les chaux communes. On peut facilement s’en convaincre en pratiquant dans divers sens (avec une petite scie) des sections sur des prismes âgés d’un an ; les chaux colorées (voy. fig. 1re, pl. III), présentent des bandes enveloppantes, qui se distinguent du noyau par une teinte beaucoup plus foncée, laquelle est due à l’oxidation du fer qu’elles contiennent ; mais la dureté seule peut faire reconnaître ces mêmes bandes dans les chaux blanches. Les progrès annuels de leur épaisseur vont en décroissant rapidement, et forment les termes d’une série très convergente ; car, plus la distance de la partie qui se régénère à la surface est grande, plus le principe régénérateur éprouve de difficultés à y parvenir. Ces difficultés varient ensuite avec les accidents et le plus ou moins d’uni des surfaces. Quand celles-ci sont lisses, serrées, la bande contiguë est très étroite ; elle s’élargit vers les parties rudes et sillonnées, comme on peut le voir dans la figure première ; on y remarquera aussi l’influence d’un trou du foret.
Les bouts des prismes cassés dans la première expérience ont été soumis à de nouvelles épreuves après un an. La première époque n’offrait que des hydrates de chaux ; la seconde présentait des corps en partie à l’état d’hydrate, et en partie à l’état de carbonate. On doit concevoir que non seulement la disposition fortuite des prismes sur les planches où ils ont séjourné, mais encore l’irrégularité des surfaces et par conséquent des parties atteintes par l’acide carbonique, et sur-tout la manière dont l’axe de rupture s’est trouvé placé par rapport à ces parties dans les épreuves, ont dû exercer une grande influence sur les derniers résultats et donner lieu à quelques anomalies ; c’est pourquoi nous ne tirerons aucune conclusion des nombres qui expriment les résistances relatives ; il n’en sera pas ainsi de ceux qui expriment les duretés, car les épreuves du foret se sont faites avec beaucoup d’exactitude ; parcequ’il a été toujours possible de l’appliquer sur les parties homogènes régénérées : or il résulte de ces épreuves que les trois procédés d’extinction conservent le même ordre de supériorité que nous avons trouvé pour les hydrates, savoir :
Pour les chaux communes : 1º l’extinction ordinaire ; 2º l’extinction spontanée ; 3º l’extinction par immersion. Les duretés moyennes relatives sont exprimées dans le même ordre par :
od,400 ; od,170 ; od,130.
Pour les chaux hydrauliques : 1º l’extinction ordinaire ; 2º l’extinction par immersion ; 3º et l’extinction spontanée. Les duretés moyennes relatives sont dans le même ordre :
od,087 ; od,81 ; od,044.
Tels font les principaux résultats donnés par des expériences multipliées.
Il est aisé d’en conclure, 1º que certaines chaux communes, très grasses et blanches, peuvent former par le seul concours de l’eau des corps aussi durs qu’une foule de pierres calcaires naturelles, sur-tout lorsqu’on emploie le procédé ordinaire d’extinction, que l’on donne à la pâte une consistance ferme et liante, et que rien ne s’oppose au retrait ;
2º Que l’action de l’air augmente avec le temps la dureté des parties de ces corps qu’elle peut atteindre ;
3º Que les chaux hydrauliques, sur-tout celles qui sont colorées, ne donnent par le seul concours de l’eau que des corps légers et tendres ;
4º Que l’action de l’air augmente aussi leur dureté, mais pas assez pour la rendre égale à celle qu’elle communique aux hydrates de chaux communes grasses ;
5º Qu’enfin les résistances de ces divers composés ne font point du tout proportionnelles à leurs duretés.
Nous comparerons dans les sections suivantes les résistances de divers mortiers blancs à celles des hydrates et carbonates dont il vient d’être question, et nous verrons combien est peu fondée l’opinion reçue que l’intervention du sable est indispensable pour faire durcir tout espèce de chaux. Nous nous bornerons, quant à présent, à examiner quel parti l’art des constructions pourrait tirer des hydrates de chaux communes très grasses.
En supposant qu’il fût possible de fabriquer des prismes d’une certaine grandeur, il ne faudrait pas compter sur l’accroissement de solidité que l’action de l’air détermine, car dix ans suffiraient à peine pour en régénérer une épaisseur de 0,06. Il ne faudrait donc calculer que sur la seule résistance dont la chaux combinée à l’eau est capable ; or, cette résistance varie dans le cas le plus favorable entre 2745 et 3690, celle de la bonne brique de première cuite étant comme nous l’avons dit 5690.
Mais la difficulté principale est dans le grand retrait que prend la pâte en durcissant. Lorsqu’on fait des prismes dont les dimensions n’excèdent pas celles d’une très petite brique, qu’on les pose librement sur une aire à laquelle ils n’adhèrent pas, la matière se concentre sans obstacle, et la dessication s’opère. Les prismes se recouvrent néanmoins d’une légère efflorescence, qui détermine des arrachements dans les surfaces, et arrondit un peu les arêtes et les angles ; mais, quand les dimensions s’étendent, que les formes se compliquent et exigent l’usage des moules, alors la masse est génée dans le mouvement de contraction que la dessication tend à lui imprimer, la pâte se prend aux parois, les fentes se manifestent, et l’on n’obtient que des fragments. La massivation n’est d’aucun secours.
Le retrait de la chaux est d’autant plus considérable qu’elle est d’une nature plus grasse, et qu’elle a été mieux développée par l’extinction. C’est ce retrait qui empêchera toujours de l’employer seule en guise de mortier, à moins qu’il ne s’agisse de constructions sous l’eau et de chaux hydrauliques, ou d’enduits légers, soumis à une massivation continue et laborieuse (1). Cependant si on voulait se borner à de très petites dimensions et à des formes simples, on pourrait fabriquer à peu de frais, avec des chaux communes blanches et très grasses, de petits carreaux (2) qui, susceptibles d’être bien dressés et polis sur un grès fin, imiteraient le beau marbre blanc, et pourraient servir à faire des pavés en mosaïque.
(1) Vitruve (liv. VII, chap. II), et Pline (liv. XXXVI, chap. XXIII), parlent d’ouvrages légers que les Romains nommaient albaria opera, et dans lesquels il n’entrait que de la chaux seule.
Thévenot (Recueil de ses Relations) dit qu’aux Indes, on enduit les murailles avec un crépi de chaux vive éteinte dans du lait et broyée avec du sucre, et qu’on polit ensuite ce mortier avec une agate. Le fait est qu’on mêle à la chaux un peu de lait caillé , de l’huile de gingili , et de l’eau de jagre , sucre brut et très brun qui provient du cocotier. (Voy. les Lettres de M. de Bruno , insérées à la fin des Mémoires de M. de Lafaye.)
(2) D’environ 0 m, 03 d’épaisseur sur 0 m, 10 en carré.
L’eau n’attaque pas les hydrates de chaux hydrauliques ; mais elle décompose tous les autres en les dissolvant. Pour se rendre compte de cette action de l’eau, et vérifier en même temps ce que nous avons dit des progrès de l’acide carbonique, il faut former, avec de la chaux commune en pâte, des boules à-peu-près sphériques, les laisser exposées à l’influence de l’air, et à couvert, l’une pendant un mois, l’autre pendant deux mois, etc. : toutes, à ces diverses époques, seront insapides extérieurement. Si on les casse par le milieu, et qu’on applique la langue sur la section de rupture, on éprouvera la saveur âcre ordinaire à la chaux. En plaçant les deux moitiés de chaque boule sous une eau pure, on s’apercevra bientôt, qu’à l’exception d’une enveloppe ou calotte d’autant plus épaisse que la boule aura séjourné plus long-temps à l’air, les parties intérieures se ramolliront, ensuite commenceront à se dissoudre ; bref, il ne restera que des demi-sphères creuses, qui représenteront les parties vraiment régénérées et insolubles.
Cette expérience démontre sans réplique que le seul concours de l’eau ne peut, comme le prétend M. Sage, opérer la régénération complète de la chaux commune grasse.
Descotils, en partant de ce fait, que la silice éprouve pendant la cuisson de la pierre calcaire, une altération qui la rend soluble dans les acides, en conclut que cette substance doit se trouver dans un état propre à contracter, par l’addition de l’eau, une union intime avec la chaux ; union, ajoute ce chimiste, qui doit être moins attaquable que la chaux seule par l’action de l’atmosphère ou de l’eau. Cette observation explique très bien la résistance que les hydrates de chaux hydrauliques opposent à l’action dissolvante de l’eau ; mais elle paraît contradictoire avec la faible consistance qu’ils acquièrent dans l’atmosphère. Nous reviendrons là-dessus en parlant des mortiers ordinaires.