DES MAÇONNERIES

CHIMIB APPUQUÉK.

En abordant Tétude générale des matériaux d'agrégation •des maçonneries, qui a déjà servi de thème à d'assez nombreux ouvrages, nous n'avons eu d'autre but que de compléter par un résumé des principales connaissances qu'un ingénieur doit posséder sur ces matières, le Traité de Chimie -appliquée de MM. Durand-Claye et Derome.

Loin de méconnaître la valeur didactique de ces diverses publications, nous y avons, au contraire, puisé une partie des éléments qui nous étaient nécessaires, en nous efforçant seulement de les présenter sous une forme quelque peu différente, contrôlés, pour la plupart, par notre propre expérience et augmentés des principales connaissances nouvellement acquises au sujet de ces matériaux qui prennent tous les jours une importance croissante et font l'objet de recherches de plus en plus nombreuses.

En particulier, la question de la fabrication s'augmente continuellement de données nouvelles, par suite du perfectionnement progressif des méthodes et des appareils employés dans l'industrie des chaux et ciments. De môme, l'étude de ces produits et des moyens de mettre leurs propriétés en évidence a reçu en France, depuis trois ou quatre ans, grâce surtout aux travaux de la Commission officielle des Méthodes d'Essai des Matériaux de Construction, une impulsion toute particulière qui s'est manifestée par des recherches variées sur les diverses questions se rattachant à ces matières. Enfin, en ce qui concerne la composition dos mortiers et des bétons, de récents travaux personnels, qui se poursuivent d'ailleurs encore actuellement, nous ont permis de présenter quelques aperçus nouveaux propres à guider l'ingénieur dans le choix des matériaux et des dosages.

Nous nous sommes limité, dans les cinq premiers cha-

pitres, à l'étude exclusive des matériaux d'agrégation proprement dits, c'est-à-dire des éléments qui, dans les maçonneries, jouissent d'une activité propre, tels que la chaux, le ciment, le plâtre, les pouzzolanes, etc., considérés en euxmêmes, abstraction faite de Tinfluence des matières inertes qu'on leur mélange ordinairement. C'est seulement dans les derniers chapitres, après avoir passé une revue générale des propriétés intrinsèques de ces produits, que nous avons abordé l'examen des composés, mortiers et bétons, qu'ils fournissent avec le sable et les pierrailles, composés par lesquels on a coutume de les introduire dans la pratique.

Nous donnons ci-dessous une liste, certainement fort incomplète, d'ouvrages ayant déjà, depuis une quinzaine d'années, embrassé l'ensemble ou au moins une grande partie de ces diverses questions. D'autres, extrêmement nombreux, se sont plus spécialement étendus sur l'étude de tel ou lel point particulier; nous avons cité,jau cours de chaque chapitre, ceux où le lecteur pourra trouver le plus de détails sur tel sujet qu'il désirerait étudier de plus près que nous n'avons pu le faire dans notre exposé nécessairement succinct en raison même de sa généralité.

GiLLMORE, Practical treatise of limes, hydraulic céments and mortars, — New-York, ^879.

Grant, Portland Cernent ; its Nature, Tests and Uses. Minutes of proceedings of the Institulion of Civil Engineers, vol. LVII. Londres, 1880.

Brull, Etude sur les qualités du ciment de Portland, Paris, 1882.

Barreau, Etude sur les qualités et essaie des Ciments à prise lente dits portland (Ann, des Ponts et Chaussées, août 1882).

DuQUESNAY, Calcaires, Chaux, Ciments, Mortiers, Eiicycl. Chimique^

Faija, Portland Cernent for users. Londres, 1884 (2« édition).

Denfer, Maçonnerie fChap. xi : Chaux et Ciments; Chap. xii, Plâtre), Enc ycl. des Trav. publics, 1885.

Dlrand-Claye, Chimie appliquée à l'art de l'ingénieur (2® partie), l*'* édition, 1885.

Durand-Claye, Le Chatelier, Bonnami et Debray, Mémoire général sur les Chaux, Cimejits et Mortiers, présenté au Congrès internaiional des Procédés de Construction de Paris en 1889.

Candlot, Ciments et Chaux hydrauliques, — Fabrication, Propriétés, Emploi. Paris, 1891.

Assf)ciATi()> DES Fabricants de ciment portland allemands, Der Portland Cernent und aeine Anuendungen im Bauuesen, Berlin, 1892.

(iRAN(;E, Chau,i' et Sels de chaux appUqucsà Vart de ringénieur. Paris, 1894.

OUVERTE ET DÉVELOPf )ES PRODUITS HYDRAL

antiques. — Introdi ints de leurs immenses é appliqués par les Gi

ces peuples, les Roma ière soient arrivés jusqi DUS, un emploi couran connu les principales •lin décrit, dans sa Cil impagnent Textinction ruve traitent dans leui )plication dont elle éta Ls su distinguer la chai sut môme se demander

'êter à la description C Itlia » oîi entraient de ioux et des figues, et qi préalablement huiléei it un usage par lequel lonne tenue des enduitî lel les anciennes lois d

ïurs d'employer la chaux avant qu'elle eût trois ans de

plus du sable, et parfois même à l'exclusion de ce derils incorporaient la pluparl du temps dans la chaux de is morceaux de terre cuite ou des cendres volcaniques inant de la ville de Pouzzoles, au pied du Vésuve, et \ s.ppeWient ptiliis putolaneus. Ces matières, surtout la ère, rendaient les mortiers capables de durcir sous

ce que Pline et Sénèque signalent avec une admiration îrée. De là le nom de pouzzolanes qui est resté aux s composés naturels ou artificiels jouissant des mêmes 'iétés hydraulisantes.

Is étaient les seuls matériaux d'agrégation dont les lins disposaient pour leurs maçonneries ; aussi est-ce à qu'on leur a attribué de tout temps le secret de méîs assurant à celles-ci des durées illimitées. En réalité,

de leurs ouvrages qui ont subsisté jusqu'à nous se enttrès probablement comportés de même sans le moremployé à les édifier, témoin les immenses constmcen pierres sèches qui existent encore, et rien ne prouve la proportion de nos ouvrages modernes qui resteront ut dans vingt siècles ne dépassera pas notablement

des maçonneries antiques actuellement subsistantes, puis longtemps, Arago a, dans un rapport à la Chambre léputés, fait justice de ce préjugé attribuant aux comions des Romains une supériorité mystérieuse sur les iers modernes.

Premiers progrès. — 11 faut sauter brusquement u'au milieu du xviii* siècle pour voir apparaître une )n vraiment nouvelle touchant les matériaux de liaison maçonneries.

1 1756, pendant la construction du phare d'Eddystone,. énieur anglais Smeaton reconnut que la cuisson de cer- 5 calcaires légèrement argileux donnait des chaux jouis- , dans une certaine mesure, de la propriété de faire prise

l'eau. Mais son observation passa à peu près inaperçue^ 5 n'est que plus tard qu'on en apprécia l'importance.

on mélangeait depuis longtemps à la chaux, dans le midi de la France, de la brique pilée ou du luileau. A ces matières, qu'on appelait ciment^ on substituait parfois des cendres de houille ou les résidus terreux de la fabrication des eauxfortes.

Sur divers points du territoire français, de nombreux ingénieurs et savants se mirent en quête de pouzzolanes naturelles et surtout s'efforcèrent, à la suite du Suédois Baggé de Gothembourg, qui, au milieu du xviii' siècle, avait obtenu de bons résultats par la cuisson dos schistes durs et ardoisés de Wennersbourg, de suppléer à Faction du feu central sur les roches par la chaleur plus docile des fours industriels. Sans entrer dans le détail de leurs tentatives, nous nous bornerons à citer les noms de Desmarets, Fanjas de Saint-Fond, Guyton de Morveau, de Cessart, Chaptal, Daudin, Dillon, Vauvilliers, Vitalis, Lemasson, Gratien- Lepère, etc.

Mais c'est encore à Vicat qu'il appartenait de couronner leur œuvre par ses longues et minutieuses études sur les pouzzolanes artificielles.

Ajoutons toutefois que tant d'efforts devaient rester à peu près stériles par suite de l'invention des ciments, et que, si l'usage des pouzzolanes naturelles s'est perpétué, quoique fort atténué, jusqu'à nos jours*, aucune pouzzolane artificielle n'a été, à notre connaissance, l'objet d'une fabrication suivie.

La première apparition du ciment en France remonte à l'an X, ainsi qu'il appert d'un rapport rédigé par le citoyen Lesage au nom d'une Commission chargée d'examiner les propriétés d'un composé dénommé « plàtre-ciment » qu'on obtenait à Boulogne-sur-Mer par la calcination de certains galets trouvés sur la plage. En somme, ce produit n'était autre chose que le ciment roinain découvert par Parker depuis quelques années de l'autre côté du détroit. Il est curieux de constater qu'on a continué à le fabriquer bien

1 On emploie encore le trass dans quelques ports de la mer du Nord et la pouzzolane d'Italie dans la Méditerranée.

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OÙ d'importants travaux vont être entrepris, des carrières propres à fournir des chaux hydrauliques. Partout il en trouve et, poursuivant ses investigations sur tout le territoire, il arrive à dresser, après vingt ans de voyages, une liste de plus de neuf cents carrières dont il a analysé les matériaux, en indiquant la nature des composés qu'ils sont susceptibles de fournir par la cuisson *. Ce travail considérable a déterminé la création de nombreuses usines à chaux hydraulique.

En 1840, Vicat signale les dangers d'une classe de chaux, provenant de calcaires contenant de 20 à 23 pour 100 d'argile , et qu'il appelle les chaux limites^. Il ajoute toutefois, et il le confirme en 1851 ^, que ces calcaires peuvent, au contraire, donner des produits excellents, quand ils ont été portés à une température voisine de la vitrification. Ces conditions de fabrication sont précisément celles des ciments portland actuels, dont l'usage a pris aujourd'hui, comme on sait, un développement considérable.

Malgré les progrès réalisés dans la fabrication des chaux hydrauliques et des ciments, Vicat ne s'en tint pas à ses premières études sur les pouzzolanes artificielles. Des dégradations survenues à des mortiers de pouzzolane immergés en eau de mer lui donnèrent l'occasion de les reprendre. En 1846, il publie un mémoire ^ dans lequel il s'efforce de déterminer la meilleure cuisson qu'il convient de donner aux argiles pour en faire des pouzzolanes propres à résister à l'action de l'eau salée. En môme temps, il aborde la grave question de la décomposition des mortiers immergés en eau de mer, qui devait, dès lors, être sa préoccupation constante pendant tout le restant de sa carrière, et il ne tarde pas à s'apercevoir que la principale sinon l'unique cause de cette

* Recherches statistiques sur les substances calcaires à chaux hydrauliques et à ciments naturels. Paris, 1853.

' Recherches chimiques et pratiques sur les substances calcaires argiliferes imparfaitement cuites. Paris, 1840.

3 Recherches chimiques et pratiques sur les ciments éventés et brûlés {Annales des Ponts et Chaussées. 1851, I. 230).

* Souvelles études sur les pouzzolanes artificielles comparées à la pouzzolane d'Italie, dans leur emploi en eau douce et en eau de mer. Paris, 1846.

as l'action du sulfate de magnésie .ux des mortiers, abandonne sa mater en sulfate de chaux, question se trouvent développées 5 en 1854 et publié en 1857, qui a té d'Encouragement pour l'Industrie les conclusions sont que, sauf quand laux existe dans les mortiers à Tétat tables, qui finiraient toujours par se

dans l'eau de mer ou môme dans bstacle ne s'opposait à la pénétraut de ces eaux. Au contraire, Taffile pour la chaux est très énergique, : formé protège la masse du mortier îrnicieuses.

res fondamentaux auxquels il vient

quelques autres qui ne sont guère 3S premiers, Vicat a publié de nom- > envergure, ayant pour but, la pluïr des allégations d'autres auteurs

de démontrer la fausseté d'attaques 'es travaux. Pendant quarante ans, ur les matières à l'étude desquelles )assât à son crible, et, dans ses mulst rare que le dernier mot ne lui

n ne peut guère aborder l'étude de

er de la question si vaste des com-

on ne s'aperçoive tôt ou tard que

longtemps traité et souvent môme

industriel en Angleterre. —

icat poursuivait méthodiquement la >, en Angleterre la fabrication du

uniques de la destruction des composés hydrauies moyens d'apprécier leur résistance à cette vue et complétée en 1858).

ciment, basée presque exclusivement sur Tempirisme, prenait peu à peu un caractère industriel.

La renommée acquise rapidement par les ciments de Parker lui attirait des imitateurs: Dobbs en 1810, Saint-Léger en 1818, J. Aspdin en 1824, prenaient des patentes pour la fabrication de composés obtenus par la calcination de mélanges de terres argileuses avec de la chaux en poudre ou des calcaires. Le dernier notamment donnait à son produit le nom de ciment de Portland par suite de Tanalogie que les enduits obtenus présentaient avec la pierre de Portland, fort appréciée dans les constructions. Toutefois, ce ciment n'avait rien de commun avec celui auquel on donne maintenant ce nom. C'était une sorte de chaux hydraulique obtenue k une température juste suffisante pour chasser Tacide carbonique du calcaire, avec des mélanges mal définis et s'écartant certainement de la composition actuelle.

En 1825, Frost fondait la première usine de la Tamise et cherchait à appliquer les principes de Vicat à la fabrication d'un ciment artificiel.

Peu de temps après, Pasley entreprenait de son côté une longue série de recherches dans le môme but.

D'après cet auteur, il y avait en Angleterre, en 1838, lors de sa première publication, deux espèces de ciments naturels, dérivant l'un du ciment de Parker, Tautre de celui de Frost, présentant les uns et les autres les caractères des ciments rapides actuels et dénommés ciments romains. En 1817, le môme auteur comptait trois usines à ciment artificiel d'une certaine importance. Il semble toutefois avoir oublié celle qu'avaient créée les descendants d'Aspdin.

Chaque fabricant s'appliquant à garder autant que possible le secret de ses procédés, il est difficile de fixer Tépoque à laquelle le ciment portland est devenu ce qu'il est actuellement. Il est probable que la transformation a été progressive et qu'elle s'est opérée parallèlement sur la composition des mélanges et sur le degré de cuisson qu'on leur faisait subir. Quoi qu'il en soit, il est avéré que c'est en Angleterre que la fabrication du ciment portland s'est le plus rapidement développée.

dont les travaux ont le plus concette industrie dans ce pays, il conement le nom de Grant, qui a soumis breuses expériences en appliquant is dont dérivent un grand nombre îes actuellement pour les épreuves s ont montré notamment la supéles mortiers de ciment portland sur

; industriel en France. — En

'industrie des chaux hydrauliques )ée. M. Giraut, architecte à Nemours, ibriqué une chaux hydraulique par Targile d'après l'indication de Vicat.

a considérablement perfectionné et créant, en 1826, aux Moulineaux, e à chaux artificielle, la seule qui hui ce composé.

rauliques naturelles, les recherches nèrent un grand essor à leur fabrierons à citer la fondation, en 1830, it les produits ne tardèrent pas à universelle.

'S 1830 qu'on commença à fabriquer ent, notamment dans la région de m centre de production des ciments

eton découvrit, près de Grenoble, un iment remarquable par son homo- ! des ciments dits de la Porte de : répandu depuis dans tout le bassin se contenta tout d'abord de fabricalcaire brut, un produit naturel à Le greffa sur cette fabrication celle u différents, surtout en ce qui con-

strie du ciment a pris, dans le Dau-

phiné, un grand développement par suite de la création d'un certain nombre d'autres usines *. Comme la première, la plupart produisent principalement des ciments naturels à prise plus ou moins rapide. L'une d'elles pourtant, fondée en 1857 par le fils de Vicat, opère tout autrement et fabrique un ciment portland artificiel par la cuisson à haute température d'un mélange intime et rigoureusement dosé de chaux grasse éteinte et blutée et d'un ciment prompt naturel.

En 1845, Dupont, reprenant le procédé décrit au commencement du siècle par Lesage, installa à Boulogne-sur- Mer une usine dans laquelle il prépara un ciment naturel par la calcination des galets de la plage. Bientôt se joignit à lui Demarle, qui, par ses recherches incessantes, fit faire de rapides progrès à la fabrication.

Après avoir substitué aux galets des calcaires argileux du voisinage, ce dernier fut amené, à la suite de nombreuses analyses des ciments anglais, qui étaient alors très appréciés, à cuire des mélanges artificiels de marnes plus ou moins riches en argil^. Pour assurer à ses mélanges une composition régulière, il imagina les bassins doseurs, dans lesquels les matières, délayées dans l'eau d'après le système anglais, furent recueillies, analysées et corrigées quand leur composition s'écartait du dosage adopté.

En 1855, les principes de la nouvelle fabrication étaient posés, mais ce n'est qu'en 1859 qu'elle devint réellement industrielle. Grâce aux soins de toute nature qui y furent apportés, la qualité s'améliora rapidement, et la raison sociale, devenue Demarle et Lonquéty, ne tarda pas à partager la faveur des ingénieurs avec les meilleures marques anglaises.

Aux environs de l'usine de Boulogne, devenue Tune des plus importantes qui existent, se sont installées ultérieurement beaucoup d'autres usines travaillant d'après les mômes principes et, pour la plupart, avec les mômes soins. Leur admission depuis 1885 aux adjudications de l'État a exclu définitivement du marché français les marques anglaises, qui

ï Voir GoBix, Étude sur la fabrication et les propriétés des ciments de risère {Ann. des Ponts et Chaussées^ juin i889).

(ISTORIQUE

ns encore. Acti le plus import tland artificiels de Vassy, de irtout depuis qi î français, des irtent plus ou )mmaîrement.

uses modificat : de cuisson d îgré de déveloj ents, ne touch le ces produits.

pas mentionne] France, ont ac grès de l'indu »ont dus à des re; mais on c 'ingénieurs apj ►duits, ainsi qi lepuis Vicat d; les des Ponts e Tinfluence s'es t au Cahier des )orts de Boulog iuillain et Vét es dont l'adop ublics a fait fa 5 d'essai, ce rè officiel de la cations de WAi ur celles du Bo 'onctionncracnt leurs produits ts étrangers, iglcterre, où c nt, abandonnée

sources et vivant sur son ancienne renommée, paraît être restée à peu près stationnaire, en France elle a suivi le progrès et n'a cessé de se perfectionner.

6. Développement industriel en Allemagne et dans les autres pays. — Mais c'est surtout en Allemagne que la fabrication du portland a pris, en Tespace de quelques années, une extension considérable.

Bien que la fondation de la première usine, à Stettin, remonte à 1855, l'augmentation de la production s'est principalement accusée à partir de 1877, date de la création de l'Association des Fabricants de ciment allemands.

Elle est due, en partie, aux efforts constants de ce puissant syndicat qui, après avoir fait adopter officiellement, en 1878, par le gouvernement prussien, un système de règles normales pour la livraison et l'essai des ciments, n'a, depuis sa fondation, négligé aucun des moyens propres à donner le plus grand essor à son industrie. Elle tient aussi sans doute à des questions de tarifs de chemins de fer, de fret et de droits de douane. Mais une de ses principales causes réside certainement dans l'initiative individuelle des fabricants et les patientes recherches auxquelles se sont livrés dans ce pays nombre de techniciens, travaillant la plupart pour le compte de ces derniers.

Au point de Tue purement historique, la fabrication du ciment dans les autres pays ne présente qu'un intérêt secondaire. Nous n'en dirons rien ici, si ce n'est qu'elle s'y développe de jour en jour en mettant à profit les derniers progrès, et que, grâce à l'abondance à la surface du globe des matières premières propres à la fabrication des produits hydrauliques, bien des pays, jadis tributaires de leurs voisins, voient se fonder chez eux des usines où ils pourront s'alimenter à meilleur compte.

7. Autres variétés de ciments. — Dans le rapide exposé qui vient d'être fait de l'évolution des composés hydrauliques, il a été question successivement des mélanges de

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Dans la fabrication de la chaux hydraulique éteinte en poudre, les grains non éteints ont recule nom de grappiers. On peut les séparer par tamisage et les broyer à part après une nouvelle extinction plus prolongée; on obtient alors un produit dont les propriétés se rapprochent de celles du ciment, et qu'on appelle ciment de grappiers. L'usine du Teil notamment fabrique ainsi, depuis 1869, un ciment qui jouit d'une bonne réputation.

Quoiqu'une patente ait été prise dès 1866 pour la fabrication d'un ciment de kiitier, ce n'est guère que depuis une dizaine d'années qu'on fabrique industriellement ce produit. Le principe en est le môme que celui des mortiers de chaux et pouzzolane, avec cette particularité qu'on emploie comme matière pouzzolanique certains laitiers de haut-fourneau ayant subi un traitement spécial et amenés à une grande finesse, et que le mélange avec la chaux est fait d'avance et mécaniquement, de manière à présenter une homogénéité parfaite.

L'industrie du ciment de laitier a pris un développement rapide à cause du prix relativement bas de ce produit et de ses qualités rappelant celles du portland, au point qu'il fait une concurrence de plus en plus sérieuse à ce dernier ainsi qu'aux chaux hydrauliques.

§ 2. — État actuel de la fabrication des produits hydrauliques

8. Fabrication française. — Nous empruntons à une publication récente de M. Gandlot ^ les éléments des trois tableaux ci-dessous, qui résument Tétat actuel de l'industrie des principaux produits hydrauliques en France et les importations et exportations françaises pendant les dernières années écoulées.

' Candlot, Vlnduatrie des Chaux hydrauliques et des Ciments en France {Revue générale des Sciences du lo avril 1805).