La chaux

Chaux aérienneConnue depuis quelques millénaires, la chaux est le premier liant à avoir été fabriqué par l’homme: la chaux a été utilisée en Chine, en Égypte, en Grèce, à Rome …

Classification des chaux:                                                           

  Chaux aérienne

La chaux aérienne ne peut durcir qu’à l’air avec une légère augmentation de volume (augmentation du volume à peu près négligeable dans le mortier [sable + chaux]), en fixant le gaz carbonique de l’air et en reconstituant en quelque sorte peu à peu (prise lente) le carbonate de chaux d’où elle est issue.

La chaux aérienne qui donne un mortier très collant est aussi appelée chaux grasse. Lorsque le calcaire générateur contient quelques centièmes de sable, la chaux est dite chaux maigre.

Chaux hydrauliques

Mélange de chaux aérienne et de ciment, suivant une proportion variable selon les fabrications el qui fait varier le temps de prise et la résistance, la chaux hydraulique naturelle fait sa prise en deux temps, d’abord par hydratation de la partie ciment cinq à six heures après le début du gâchage, puis la partie chaux fait lentement sa prise aérienne en provoquant une légère expansion qui peut résorber les fissures du retrait de la prise hydraulique.

Que la chaux hydraulique soit naturelle, c’està-dire issue du gisement d’une chaux comportant naturellement de l’argile, ou artificielle, c’est-à-dire issue de la cuisson d’un mélange dosé comportant les mêmes éléments, ses propriétés sont les mêmes. Il faut toutefois être attentif au fait que la chaux moderne dite artificielle est en réalité un ciment (voir plus loin, les liants modernes).

Historique

Au moins jusqu’au milieu du XIXe siècle et en particulier en Provence-Côte d’Azur, toutes les constructions traditionnelles ont été bâties à chaux et à sable, à l’exception de quelques-unes bâties en mortier de plâtre.

En effet, le ciment n’est découvert qu’en 1824 et son usage va se répandre assez rapidement: • D’origine anglaise, l’invention du ciment va devoir traverser la Manche et la première cimenterie française date de 1850. .

• Le ciment est un produit industriel périssable qui doit être transporté assez rapidement et sa pénétration est liée au développement des chemins de fer et du négoce au cours de la deuxième moitié du XIX· siècle.

• Enfin, la commercialisation du ciment va se heurter à la résistance des fabrications locales de chaux dont la production va se poursuivre en s’amenuisant jusqu’à la guerre de 1914-1918.

La chaux était produite presque dans tous les villages en fonction des besoins et suivant les disponibilités en calcaire et en bois.

Le four à chaux était constitué par une fosse dont la profondeur était de l’ordre de 2 à 3 mètres. Remplie de bois, cette fosse constituait alors le foyer, qui était couvert par une voûte en pierres à chaux, elle-même surchargée d’autres pierres à chaux puis recouverte de terre. La cuisson durait de 8 à 10 jours et le refroidissement aussi. La température de cuisson était de 850 à 9000 C.

Puis le four était démonté et les blocs devenus de chaux vive par la calcination étaient transportés sur les chantiers où ils étaient transformés en chaux éteinte par hydratation, soit dans des fosses où ils étaient immergés, soit sous une couverture de sable mouillé.

Sous réserve qu’elle soit couverte d’eau, cette chaux pouvait être très longuement conservée car sa prise aérienne résulte de l’action de l’oxyde de carbone de l’air sur l’hydrate de chaux.

Suivant l’origine des pierres, on observait que le temps de conservation dans l’eau n’était pas toujours le même et ainsi, sans disposer de critères permettant de maîtriser les causes de l’hydraulicité, on produisait par endroit des chaux plus ou moins hydrauliques, c’est-à-dire plus ou moins capables de durcir sous l’eau. On observait également que I’hydraulicité de la chaux était accrue lorsque le mortier était fabriqué avec des sables aussi particuliers que ceux que l’on trouvait en Provence, au Puy SainteRëparade (Bouches-du-Rhône), au Beausset (Var), et qui étaient en réalité des pouzzolanes, cendres volcaniques à haute teneur en silice. Les propriétés hydrauliques de la pouzzolane furent probablement découvertes vers le XII” siècle avant notre ère près de Naples, à Pozzuoli : c’est l’origine du célèbre béton romain.

La connaissance et la préparation de la chaux ne progressent guère depuis l’Antiquité jusqu’au début du XIXe siècle: les chaux produites sont essentiellement aériennes et naturelles, en ce sens qu’aucun additif n’est introduit dans le chaufour pour compléter la composition de la pierre à chaux. L’hydraulicité n’est atteinte et contrôlée que par l’usage des pouzzolanes dans la composition des mortiers.

En 1813, des recherches méthodiques sur l’hydraulicité aboutissent à la recherche par Vicat de la chaux hydraulique (définition par Vicat de l’indice d’hydraulicité établissant les parts relatives de silice, alumine et chaux qui doivent composer les éléments avant cuisson pour obtenir des liants hydrauliques) qui va se substituer aux mortiers de pouzzolane.

Les travaux de Vicat ouvrent la voie à la production des premières chaux hydrauliques artificielles : établie à Nemours en 1818, une première usine calcine un mélange contrôlé et préparé de chaux et d’argile.

Mais ce sont aussi les gisements donnant naturellement le mélange bien dosé de chaux, silice et alumine qui vont alors être exploités. Des chaux hydrauliques naturelles sont fabriquées au Teil à partir de 1839. En 1900, dans le cours de travaux maritimes professé à l’École nationale des Ponts-et-Chaussée par le baron Quinette de Rochemont et Henri Desprez, on peut lire « la chaux du Teil peut être employée concurremment avec le ciment, dans les mers sans marée … » (Béranger, Paris, 1900, p. 114). Contemporaines des travaux de Vicat sur l’hydraulicité, les recherches de l’ingénieur anglais Apsdin aboutissent en 1824 à la découverte du ciment hydraulique dit ciment Portland. Ce ciment est obtenu par la cuisson à haute . température, proche de la fusion (1 4000 C), de calcaire et de 25 % d’argile très siliceuse. Le principal composant du ciment n’est plus le carbonate de chaux (comme dans les chaux aériennes) mais le silicate de chaux tricalcique.

La prise plus rapide, la plus grande dureté, l’hydraulicité et la modernité du ciment Portland, le font rapidement préférer à la chaux. Les chaufours vont s’éteindre. L’ère du béton armé va commencer.

On a gagné le ciment, les ciments, mais on a bien failli perdre la chaux qui a pourtant bien des mérites, en particulier en réhabilitation où elle demeure inégalée pour la réalisation de nombreux ouvrages.

Enduit a la chaux sur pierre:

enduit a la chaux sur pierre

Définitions

Suivant la teneur en argile du mélange calciné, de 0 à 23 %, on passe de la chaux aérienne aux chaux plus ou moins hydrauliques, puis au ciment.

Suivant l’ancienne classification de Vicat qui n’est plus guère utilisée aujourd’hui, les chaux sont aériennes, faiblement hydrauliques, moyennement hydrauliques, simplement hydrauliques, éminemment hydrauliques et enfin des chaux limites ou ciment.

Lorsqu’on immerge dans l’eau une roche cuite provenant d’un calcaire pur, elle fuse, gonfle et se réduit en poudre; elle se combine à l’eau en dégageant de la chaleur et forme de l’hydrate de chaux; la formation de la molécule d’hydrate de chaux qui est plus volumineuse que celle de la chaux vive brise la roche calcinée et la réduit en poudre : c’est la chaux aérienne.

Lorsqu’on immerge dans l’eau une roche cuite provenant d’un calcaire ou d’un mélange contenant 23 % d’argile, elle ne se transforme pas: les silices, oxyde de fer et alumine qui constituent l’argile se sont combinés à toute la chaux en formant des silicates, des aluminates et des ferrites de chaux; il n’y a plus de chaux libre; la roche calcinée ne « bouge» pas au contact de l’eau et on doit avoir recours à des moyens mécaniques pour la réduire en poudre: c’est un ciment.

Lorsqu’on immerge dans l’eau une roche cuite provenant d’un calcaire ou d’un mélange contenant moins de 20 % d’argile, une partie de la chaux demeurée libre va s’hydrater en brisant la masse et on obtiendra une poudre qui est un mélange de chaux aérienne et de ciment: c’est la chaux hydraulique qui est pulvérisée sans qu’il soit nécessaire d’avoir recours à un moyen mécanique. Suivant que le pourcentage d’argile est plus ou moins élevé, on obtiendra une chaux plus ou moins hydraulique.