MOBTIEBS DE CHAUX HYDRAULIQUES

Les chaux hydrauliques de diverses provenances présentent de grandes différences, pour leur énergie, pour la rapidité avec lir quelle les mortiers font prise et durcissent sous l'eau, pour la ré^ sistance que ces mortiers opposent aux décompositions. Dans chaque construction, il faut faire un choix attentif do la qualité de la chaux. La mise en œuvre exige des précautions spéciales qu'une longue pratique peut seule faire connaître. Nous ne pouvons pas insister ici sur la mise en œuvre ; nous devons nous borner à des considérations générales sur la composition chimique des chaux hydrauliques, sur les réactions qui déterminent la prise des mor^ tiers, sur les causes de décomposition auxquelles ils sont exposés dans l'eau douce et dans Teau de mer.

FABaiCATioN DES MORTIERS. -^ Les cbaux hydrauliques sont rarement employées de suite après la cuisson ; elles sont presque toujours conservées en magasin pendant un certain temps avâU^

MATÉRIAUX EMPLOYtiS DANS LEB CONSTRUCTIONS. 608

d'être eDVoyé6i à leur doAtiaatioii. Pendant ce temps, la chaux libre qu'elles contiennent absorbe un peu d'eau et d'acide oarbO"» nique ; il n'en résulte auonn inconvénient, autant du moins que cette altération ne dépasse pas eartaines limites, et que le produit renferme encore, au moment de l'emploi, une proportion suffl-i* santé de chaux caustique. On est, au contraire, obligé de soumettre à une seconde cuisson les chaux hydrauliques qui ont été trop mouillées par suite d'accidents dans le transport, et celles qui, par négligence, sont restées trop longtemps exposées à Tair humide.

Les chaux hydrauliques sont d'abord éteintes en poudre; d'après quelques expériences, la quantité d'eau employée est à peu prèa égale à celle qui est nécessaire pour faire passer à l'état d'hydrate la totalité de la chaux caustique. Les chaux sont ensuite mé* langées aussi intimement que possible avec le sable préalablement uouiUé ; on ajoute enfin la proportion d'eau convenable pour le gâchage, et l'on procède à la mise en œuvre.

La priae des mortiers commence seulement au bout de plusieurs jours; elle est accompagnée d'une contraction qui fait suinter en dehors des mortiers une certaine quantité d'hydrate de chaux. Le durcissement et la contraction font ensuite des progrès plus ou moins rapides, et n'atteignent souvent leurs limites qu'au bout de plusieurs mois. La vitesse de prise, la len» teur et l'intensité du durcissement, dépendent d'une multitude de circonstances : de la composition de la chaux hydraulique, du modo de fabricotion, de la nature de l'eau, de l'époque de l'im-* mersion, etc.

Assez fréquemment les mortiers se décomposent avant d'avoir atteint la dureté à laquelle on pouvait s'attendre d'après la natare des matériaux employés ; d'autres fois, la décomposition no corn*' mence qu'après le durcissement complet, alors qu'on pouvait es^ pérer une stabilité presque indéfinie de la construction.

CojfPOSirjon 9» C841IX HTnRAUU0Ui3»-*-Les chaux hydrauliques sont produites, ainsi que nous l'avons déjà dit, par la cuisson des mélanges naturels ou artificiels do calcaire et de sable fin, ou bien de colcaire et d'argile. La cuisson est faite à une température as* ses élevée pour expulser la totalité, ou du moins à peu pi*ès la totalité de Vmà» curbonique. Le eomposition chimique est dilé<^

giliceuMs.

6M APPUGATIONS.

rente dans les deux cas ; il est indispensable de les considérer sé^ parement.

Chaax Supposons d'abord un mélange intime de calcaire et de sable très-fin. Sous l'influence de la chaleur, l'acide carbonique est expulsé, et l'acide silicique se combine avec une certaine proportion de chaux. L'oxyde de fer, lorsque le calcaire proposé en renferme une certaine quantité, perd son eau de combinaison, et reste à l'état anhydre dans le mélange. Il ne peut y avoir formation de silicate de fer que dans des cas exceptionnels, par exemple lorsqu'on opère sur un calcaire très-siliceux et en même temps trèsferrugineux. Or, l'expérience pratique a démontré depuis longtemps que, pour donner des chaux hydrauliques, les calcaires ne doivent pas être mélangés avec une proportion de sable quartzeux très-fin supérieure à 15 ou 16 pour 100, et les calcaires trèschargés d'oxyde de fer n'ont pas encore été employés.

D'après cela, les chaux hydrauliques sortant du four contiennent ordinairement :

Oxyde de fer anhydre, silicate de chaux, chaux caustique, et quelquefois un peu de sable quartzeux et de carbonate de chaux, lorsque la température n'a pas été suffisamment élevée dans toutes les parties des matières soumises à la cuisson.

n est impossible de déterminer avec certitude, par l'analyse, la composition du siUcate de chaux ; il faut, en effet, commencer par dissoudre la chaux caustique par l'eau; on doit ensuite doser, dans la partie insoluble, le sable quartzeux, le carbonate de chaux et l'oxyde de fer, afin d'arriver à l'évaluation de l'acide silicique et de la chaux qui sont combinés ensemble. En employant un grand excès d'eau pour dissoudre la chaux caustique, on peut décomposer partiellement le silicate de chaux formé par voie sèche. La composition du silicate de chaux donnée par l'analyse se rapporte au silicate insoluble et stable en présence de l'eau, c'est-à-dire au silicate produit dans la cuisson, et peut-être modifié par l'action de l'eau.

Gomme les chaux hydrauliques doivent être employées en présence de l'eau, on a réellement plus d'intérêt à connaître la composition de ce silicate qu'à déterminer celle du composé tel qu'il a été produit par la cuisson. Le résultat donné par l'analyse est donc très-satisfaisant au point de vue de l'application, bien qu'il ne le soit nullement pour la partie théorique delà question, c'est-

à-dire pour faire connaître dans quelles limites la cuisson fait agir le sable très-fin sur la chaux.

Des analyses assez nombreuses, faites sur des chaux hydrauliques diverses provenant de calcaires siliceux naturels, assez différents sous le rapport de la composition, et sur des chaux siliceuses artificielles, donnent des nombres très-peu variables pour la composition du silicate de chaux, stable en présence de l'eau et insoluble. Les nombres obtenus se rapprochent beaucoup de ceux que représente la formule StO*+3GaO,

Acide silidqae 86,37

Chaaz 64^63

Nous dirons dès maintenant que l'examen des mortiers faits avec des chaux hydrauliques siliceuses très-diverses, donne la même composition pour le silicate de chaux qu'ils contiennent, et qu'elle indique, en outre, la proportion d'eau avec laquelle se combine ce silicate ; le silicate hydraté, qui détermine la prise des mortiers, a pour composition :

Acide siliciqae 24,40

Chanx 44,55

Eaa M,06

Cesnombressontreprésentés parla formule StO*-t-3CaOH-6HO.

Considérons maintenant séparément les chaux naturelles et les chaux artificielles.

Chaux naturelles. — Les bancs de calcaires siliceux, qui donnent par cuisson convenable des chaux plus ou moins hydrauliques, contiennent presque tous du sable fin, du sable en grains de dimensions appréciables, et un peu d'oxyde de fer: quelques-uns renferment de la magnésie, d'autres sont imprégnés de matières bitumineuses et de pyrites de fer. Le mélange de ces matières diverses n'est pas intime, ni surtout homogène. L'hétérogénéité des morceaux soumis à la cuisson est encore augmentée par la manière d'exploiter le calcaire ; dans la plupart des carrières, on abat en même temps plusieurs bancs, dont les fragments sont envoyés, irrégulièrement mélangés, aux fours à chaux.

606 APPUCATrONS.

Pendant la oniëson^ la tompératore n'eftt paê également élevée dans toutes les parties des fragmenta \ dans l'intérieur des mor^ oeattx un peu gros, elle n'est pas toujours assez forte pour expulser complètement l'acide carbonique. De plus, la chaux ne peut transformer complètement en silicate que le sable quartzeux très^fin, intimement mélangé avec le calcaire; elle n'exerce qu'une action partielle sur les grains de sable de dimensions appréciables.

La matière retirée des fours contient de la chaux caustique, de l'oxyde de fer, du quartz en sable, du carbonate de chaux et du silicate de chaux. Elle renferme, en outre, lorsqu'elle provient de calcaires magnésiens et bitumineux : de la magnésie, du silicate de magnésie et du sulfate de chaux. Tous ces corps différents sont CD proportion assez variable d'un morceau à l'autre, quelquefois même dans les diverses parties de chaque morceau. Les silicates qui ont été soumis à des degrés de chaleur trop différents ne sont pas aptes à se comporter de la même manière avec Teau, à s'hydrater dans les mêmes limites de temps.

On sépare assez aisément par un triage les parties mal cuites, celles qui renferment encore une proportion un peu grande de carbonate de chaux; elles ont très-souvent une énergie hydraulique beaucoup plus grande que celle des parties bien cuites, car le carbonate qu'elles renferment est inerte en présence de l'eau, et dans la fraction de la matière sur laquelle l'eau peut avoir de l'action, la proportion du silicate de chaux, comparée à la chaux caustique, est beaucoup plus grande*

La séparation des incuiti par triage ne donne pas au reata de la chaux une homogénéité suffisante ; l'homogénéité des produite ne peut résulter que de celle du calcaire lui-même, et de plus d'une régularité convenable dans la cuisson* Sans entrer ici d«if l'exposé des réactions qui ont lieu dans l'emploi des chaux hydrau^ liques, nous pouvons poser, comme principer évident, qua leur homogénéité est une condition essentielle de la faciUté de l'emploi^ et de la régularité de la prise. On doit donc attacher une grande importance à ne soumettre à la cuisson que des calcaires siliceuft oonvenablemant homogènes, et à disposer lee four» de telle mar^ nière que toutes les parties des fragments calcaires soient exposées à très-peu près au marne degré de chaleur.

Lorsqu'il fout employer dea calcaires très^hétéregèMs^ on deit

chercher à obtenir par une double ouiM<Mi le degré d'homogè^ iiéité désirable dans les chaux hydraoliqQes* Après la première cuisson, on éieiot en poudre ; on mélange mécaniquement arec des râteaux, ou mieux encore sous des meules* On ajoute de Teau à la matière ainsi rendue presque homogène , de manière à faire une pAte très-consistante ; on la façonne en briquettes^ que Ton soumet à une seconde cuisson, après les avoir fait sécher.

Les frais sont nécessairement assez élevés, mais la qualité des chaux est de beaucoup supérieure ; c'est là un fait démontré par la pratique, qui en cela du moins s'accorde parfaitement avec les considérations théoriques*

Chaux artificielle$. -^ Jusqu'à présent on n'a pas préparé industriellement des chaux hydrauliques siliceuses artifideÛes, on a seulement fait des expériences sur une large échelle* On obtient des chaux hydrauliques très-bonnes en soumettant à la cuisson des mélanges intimes de calcaires à peu près purs et de sable siliceux très<*fin, ou bien du silex réduit en poudre presque impalpable. Eu faisant varier la proportion du sable ou du silex dans les li-> mites de 12 à 20 pour 100 de calcaire, en prenant toutes les précautions nécessaires pour que le mélange des deux matières soit intimci pour que la cuisson soit bien régulière, on obtient des chaux dont 1* énergie hydraulique est variable suivant les besoins, et qui sont reconnues d'une qualité supérieure à celle des chaux naturelles à une seule cuisson. L'élévation des frais de leur fabrication s'oppose seule à ce que les chaux artificielles soient employées partout de préférence aux chaux naturelles*

La partie délicate de la fabrication est le mélange intime des deux matières avant la cuisson ; le procédé le plus simple pour Tobtenir est le suivant \ le calcaire est d'abord passé seul dans le four ; la chaux qui en résulte est éteinte en poudre, puis mélangée avec la proportion convenable de sable fin ou de silex pulvérisé, d'abord au râteau, ensuite sous des meules ; ce mélange est façonné en briquettes, et soumis à une seconde cuisson.

La chaux artificielle ainsi obtenue est très-homogène ) elle con« tient de la chaux caustique, un peu de carbonate de chaux, du silicate de chaux, de l'oxyde de fer lorsque les calcaires employés sont un peu ferrugineux i Elle répond pour sa qualité, comme Aussi pour son prix de revient, aux chaux naturelles à double

606 APPUCATiONS.

cuisson, fûtes avec des calcaires siliceux à pea près purs, exempts de magnésie et de pyrites de fer.

Chaux Ces chaux sont produites par la cuisson des calcaires qui reniiamiDeowt. ferment, à l'état de mélange à peu près intime et homogène, une proportion d'argile comprise entre certaines limites. Lorsque la proportion d'argile descend au-dessous de 7 pour 100 dans le calcaire, la chaux produite a une faculté hydraulique trop faible pour être utilisée ; quand le calcaire renferme plus de 18 pour 100 d'argile, la chaux est éminemment hydraulique, et conunence à se rapprocher des ciments. Il n'y arien d'absolu dans les nombres que nous venons de citer. L'intimité du mélange de l'argile avec le carbonate de chaux , les soins pris pendant la cuisson, le mode de conservation de la chaux avant l'emploi, les précautions prises dans la mise en œuvre, ont une influence très-grande sur l'énergie hydraulique.

Les calcaires employés sont rarement homogènes, presque tous contiennent un peu de sable en grains plus ou moins gros, et de l'oxyde de fer; plusieurs calcaires à chaux hydrauliques renferment de la magnésie, des matières bitumineuses, des pyrites de fer, et même du sulfate de chaux.

Considérons d'abord les réactions qui ont lieu pendant la cuisson d'im calcaire argileux, contenant seulement un peu de sable et d'oxyde de fer, et de plus à peu près homogène ; nous examinerons ensuite les calcaires hétérogènes, ainsi que les calcaires magnésiens et pyriteux.

Calcaires argileux a peu près purs et homogènes. — Nous supposons d'abord que la cuisson est faite à une température relativement peu élevée, c'est-à-dire seulement suffisante pour l'expulsion complète de l'acide carbonique ; nous admettons de plus que la chaleur pénètre à peu près également dans toutes les parties des fragments des calcaires. Dans ces hypothèses, la chaux, qui se trouve en excès considérable, décompose entièrement l'argile, en produisant du silicate et de l'aluminate de chaux : elle agit de même sur le sable quartzeux, paitieUement ou complètement, suivant la grosseur des grains ; elle n'exerce aucune action appréciable sur l'oxyde de fer.

U est impossible de déterminer la composition du silicate et de l'aluminate de chaux qui se forment pendant la cuisson ; on peut

seulement reconnaître avec quelque approximation dans quel rapport Tacide silicique et la chaux se trouvent combinés après le traitement des chaux hydrauliques par une grande quantité d'eau : le silicate est alors à Tétat d'hydrate. L'analyse de nombreux échantillons ont démontré que cet hydrate s'éloigne fort peu de celui que contiennent les chaux purement siUceuses, également traitées par l'eau ; il est encore représenté par la formule SiC+SCaO+BHO. L'analyse ne donne pas aussi nettement la composition de l'aluminate, auquel l'eau employée pour l'analyse enlève une certaine quantité de chaux : sa composition parait se rapprocher de celle que représente la formule A/H)'+3CaO; mais il serait utile de vérifier le fait par une série d'expériences spé^ ciales, et en même temps de chercher quelle proportion d'eau prend l'aluminate, lorsqu'il s'hydrate en présence de l'eau en excès.

Les chaux hydrauliques provenant des calcaires argileux à peu près homogènes contiennent, à l'état de mélange presque régulier : de l'oxyde de fer, peut-être un peu de carbonate de chaux et de gros sd)le, matières qui peuvent être considérées comme inertes dans les mortiers ; de la chaux libre en forte proportion ; du silicate et de l'aluminate de chaux, dont l'hydratation ultérieure détermine la prise des mortiers. Nous disons ici t hydratation; mais, ainsi que nous l'avons exposé précédenmient, la composition du silicate et de l'aluminate hydratés est peut-être différente de celle des composés eidstant dans la chaux sortant des fours : l'hydratation peut être accompagnée d'une transformation des composés produits pendant la cuisson. Quoi qu'il en soit, il est évident que les réactions auxquelles l'eau doime naissance se font avec plus ou moins de facilité, suivant que le silicate et l'aluminate ont été moins ou plus fortement chauffés ; la régularité de la prise et, par conséquent, la qualité des chaux, dépendent beaucoup de l'uniformité de la répartition de la chaleur pendant la cuisson.

Calcai&ks argileux peu homogènes. — La plupart des bancs calcaires présentent peu d'homogénéité, c'est-à-dire que le sable et l'argile ne sont pas régulièrement mélangés avec le carbonate de chaux. La cuisson de ces calcaires hétérogènes donne encore les produits que nous venons d'indiquer. Cependant la différence entre

m ÂPPUCATIONfl.

le^QÏmw bydrwUquesobt^nuiifi daa^ las deux cas eattrèft-graiide} 4VQP les ($a|aair69 que nous aoiusidérons maintdnftnt, la proportion duiSfîlieato et d^l'alumipato, comparée àcelle de la chaux caustique, est plus DU moins variable d'un morceau à l'autre, quelquefois mépie dans les diverses parties d'up môme morceau. La faculté hydr/ïuUque est par là rendue très-irrégulière, la mise en œuvre dans les constructions pst bien plus difficile, la prise est inégale, et le durcissement n'atteint pas la môme limite dans toutes les parties.

Le sapl moyen de remédier d'une manière efficace à cette irré* gularité est de soumettre la chaux à une seponds cuisson , aprbs ravoir éteinte en poudre, mélangée mécaniquement, et façonnée en briquettes. Ce mojr^n entraîne à des dépenses assez fortes, et il n'a été employé, po^r ce motif, que daqs un petit nombve de cas.

Calcaibbs ÀaeiLBEx m MAfiKisuais. rrr- On a employé dans quelques localités des chaux hydrauliques provenant di la cuisson do calcairos dolomitiques, renfermant dq l'argile dans des proportions peu différentes de celles é^onqées précédemment, do 12 à iâ pour 100. Les résultats ont été peu favorables, les mortiers se sont décomposés en peu d^ temps, ot par suite l'examen des causes de 1^ décomposion présente un grand intérêt.

INûus laissons de côté Thétérogénéité de qcs oaleaires, et nous eonsidérpns seulemeiit le cas le plus favorable, celui d^un mélange assea intime et régulier d'argile, de cfurbonates de chaux et de magnésie, et d'oxyde de fer ; nous suppospns de plus que la cuisson est conduite avec les soins convenables, et que toutes les parties dos matières sont exposéps à peu près au môme degré de chaleur.

La magnésie ayant, par voie sèche comme par voie humide, pour la s^ilice et pour Falumina des affinités presque aussi énergiques que celles de la chaux, la quisson détermine la formation do §ilicato et d'aluminate d^ magnésie. La chaux sortant des fours contient, en mélange à peu près homogène, de Toxyde de fer, de la chaux et de la magnésie caustique, peut-être im peu de carbonate de chaux, du silicate et de Paluminate de ehaux, du silicate et de r^iluminate de magnésie. Les derniers composés des deux terres alcalines sont susceptibles de s'hydrater et de faire prise ; mais les réactions n^ont pas lieu au môme mom^at et de la môme manière pour les composé^ de la ehaux et pour eoux de ia

magnésie. C'est là qu'il ftiut voir la principale eause de la dé« eomposition des mortiers faits avec des chaux magnésiennes.

C^i^cAîREs fYRiTEux. — Daus p^esque tous le^ bancs caloairea, op trouve deq npyçiux de pyrites de fer, qu'on s^ soift d© séparey ayant de procéder à la cuissoi:^. Cette 8éparatio^ est impossible pour les calcaires imprégnés de p[)ç^ti^i*es l^itumiQp^scs, dans lesquels se trouvent presque toujours (Jqs (noucbesi très-f^ues de pyrites de fer, disséminées avec plus ou moins de régularité.

L^ c\ii$9ûQ psi tovyQ\irs ffiite en présence d'uit grfind excès d'oifa par conséquept dans une atpiosph^re oxydante qui pénètrci dai^ VintérieiiP de tous les moroeiiux, Pw^ ces conditions, le s^Qufre de^ pyrites passe en gr£^nde partie h Véi^i de sulfate de okm^^ L» o]\w\ hydraulique obteftuç cqn^iwt dpnft» outre le» porps pr^cédemi^eDt énumérés, une proportion plus ou moins notable de sulfate de chaux. La présence de ce composé, plus ou moins uniforipément réparti, est la seule difféfenee entre les chaux hydrauliques données par les calcaires argileux à peu près piWSj et celles qui sont produUe.^piir les calcaiçe^ argileux contenant des pyrites.

CALeAiRES CONTENANT DU SULFATE DE CHAUX. — •- La même obsorvation s'applique aux calcaires qui renferment du sulfate de chaux: ce composé n'est pas détruit, même partiellement, pendant la cuisson par Faetion de Targilc, grÂce à la présence de la chaux libre qui se trouve toujours en grand excès . Il est utile d'observer que Je svilf^ite de chaux, soumis à une température élevée pen-r dant un temps trës^ong, n a plus, eomme le plâtre euit modérément, la faculté de se combiner facilement avec Teau. Mis ei^ cputact avec elle , il peut encore s'hydxater^ cristalliser, ou sa dissoudre, mais seulement avec une trë^-grande lenteur.

Chaux artificielles. — On fabrique dans quelques localités des

cl^aH?^ ^yijrau^ques urtiftçiolles avec des mélanges d«i eakaire et

d'argile, ou Inen de chaux grasse éteinte en poudre et d'argile. Dans les deux cas^ il faut prendre les précautions nécessaires pour que le mélange ^^s matière^ s^ojt parfait^m^ut iutin^e î QR doit ensuite le façoni^er en briqueltos, et les seumellre à «ne euisson convenable.

La proportion d'argile est ordinairement de 16 ^ §2 pom^ i(Ii(]i

6i2 APPLICATIONS.

de calcaire. Lorsque le mélange a été bien fait, l'argile est entièrement utilisée , la silice et l'alumine passent en totalité à l'état de silicate et d'aluminate de chaux, et la qualité des chaux artificielles est au moins égale à colle des meilleures chaux naturelles, ce qu'on doit attribuer à leur plus grande homogénéité. Elles contiennent, du reste, les mêmes corps : oxyde de fer, un peu de carbonate de chaux, chaux caustique en grand excès, silicate et aluminate de chaux ^

Réactions qQÏ ont lien pendant la pHae des mortiers. —

Prenons pour exemple un mortier fait avec de la chaux hydrauhque et du sable quartzeux, employé à la fabrication de blocs en béton : les blocs sont conservés à Thumidité jusqu'au moment de l'immersion ; ce sont les conditions qui sont reconnues les plus favorables à la prise stable des mortiers. Nous supposons qu'il

i On a employé dans quelques constructions des chaux hydrauliques imparfaitement cuites, contenant encore une forte proportion de carbonate de chaux : on a obtenu des résultats assez favorables, en ce sens que la faculté hydraulique a été trouvée plus énergique que celle des chaux produites par les mêmes calcaires parfaitement cuits. Avecdes calcaires différents, la cuisson incomplète donne, au contraire, des chaux très-irréguliëres et fort peu hydrauliques.

Ces différences s'expliquent par les considérations suivantes : un calcaire renfermant en mélange très-intime une certaine proportion, soit 9 à 10 pour 100 de sable très-fin ou d'argile, est soumis k une cuisson prolongée, à température assez élevée pour expulser la totalité de l'acide carbonique ; le produit est une chaux qui renferme environ la moitié de son poids de chaux caustique, ou bien environ la moitié de son poids des composés susceptibles de faire prise sous l'eau. Si le même (ficaire est soumis à une cuisson incomplète, qui laisse euviron 25 pour 100 de carbonate de chaux non décomposé, la température ayant été cependant assez élevée pour déterminer la combinaison avec la chaux de la totalité de Tacide silicique et de l'alumine, le produit renferme : 35 pour 100 de carbonate de chaux, matière inerte assimilable au sable qui est employé dans tous les mortiers ; 22 à 23 pour 100 de chaux caustique ; 42 à 43 pour 100 de silicate et d'aluminate de chaux. La proportion de ces composés, comparée à celle de la chaux caustique, est donc bien plus grande que dans le cas d'une cuisson complète ; l'énergie hydraulique de la chaux est donc réellement plus grande.

Mais ce résultat dépend entièrement de l'action complète de la chaux sur le quartz et sur r argile, à une température insuffisante ou trop peu prolongée pour expulser tout Tacide carbonique. Cela n'a pas lieu pour tous les calcaires, notamment pour ceux qui renferment du sable en grains de dimensions appréciables, ou dans lesquels l'argile n'est pas très-finement disséminée. Pour ces calcaires, une cuisson prolongée, et faite à haute température, peut seule faire agir entièrement la chaux sur le sable et sur l'argile ; le produit d'une cuisson incomplète est nécessairement très -irrégulier.

Gomme conséquence de ces observations, nous dirons qu'il est convenable de ne |Mui mélanger les parties mal cuites avec la chaux bien cuite, puisqu'il y a certainement une diflérence notable dans les facultés hydrauliques de ces deux parties^ bien qu'elles proviennent d'an même calcaire.

s'agit d'un travail à la mer, et nous considérons successivement les chaux siliceuses et les chaux provenant de calcaires argileux.

Chaux siliceuses. — La chaux est éteinte avec de Teau de mer; la même eau est employée pour le gâchage du mortier ; elle contient un peu diacide carbonique, quelquefois de Thydrogëne sulfuré, et différents sels, chlorhydrates et sulfates, dont les bases sont la soude, la chaux et la magnésie ; le chlorure de sodium est en proportion beaucoup plus grande que tous les autres.

La première de toutes les réactions a lieu pendant l'extinction en poudre, c'est l'hydratation de la chaux caustique; elle est suivie presque immédiatement de l'action de la chaux hydratée sur l'acide carbonique, sur l'hydrogène sulfuré, sur les sels de magnésie contenus dans Teau de mer.

On ajoute une nouvelle quantité d'eau pour le gâchage, et pour la fabrication du béton. Dans cette période, il y a encore formation d'un peu de carbonate et de sulfate do chaux, précipitation d'une petite quantité de magnésie, dissolution d'un peu de chaux.

Mais ce sont là des réactions relativement peu importantes, sauf l'hydratation de la chaux. Nous les avons énoncées afin de bien poser la question. Au moment où le bloc de béton est terminé, le mortier contient : le silicate de chaux encore anhydre, un excès de chaux à l'état d'hydrate, un peu de carbonate de chaux, d'oxyde de fer et de magnésie hydratée ; il est imprégné d'eau tenant en dissolution de la chaux et des sels de chaux et de soude, qui ne peuvent exercer d'action chimique sur la chaux et sur le silicate , mais qui retardent certainement, en raison de leur affinité pour l'eau, l'hydratation de ce dernier composé.

La pâte du mortier doit remplir exactement les vides laissés par les grains de sable et par les cailloux ; c'est là une condition très-difficile à remplir; même lorsque le sable a été bien mouillé, il reste des bulles d'air assez nombreuses, qui contribuent à rendre le mortier plus ou moins poreux. Les soins les plus minutieux doivent être pris dans la fabrication pour éviter autant que possible ces bulles d'air ; on y arrive en mouillant parfaitement le sable avant do le mélanger avec la chaux en poudre, et en battant longtemps la matière en pâte avant d'introduire les cailloux du béton. On a tout le temps nécessaire pour ces opérations, les mortiers ne faisant prise qu'au bout de plusieurs jours.

614 ÀPPLtCAtlONS;

Le bloc étatit terminé, et mainteiiu dans Un état pëtmanent d'humidité, soit par des linges mouillés, soit par telle autre disposition qui parait la plus commode dans chaque cas particulier, le silicate de chaux s'hydrate avec une lenteur qui dépend de bien des circonstances différentes : du degté de cuisson , de la proportion d*eau ihtroduito dans le mortier, des sels et de la chaui que cette ëau tient en dissôlutioii, de la quantité de chaux hydratée qui englobé les molécules de silicate.

n est impossible de reconnaître à qtiël motnciit coinmdnoe cette hydratation, car ce n est pas elle seule qui détermine la prise du mortier : là solidification, toujours accompagiléè de contraction, ne peut être attribuée qu'à une cristallisation du silicate hydraté, dont les molécules ne peuvent se réunir qu'en surmontant les résistances qu'opposent à leut mouvement toutes les matièi^es qui les séparent. Cette réunion des molécules du silicate ne se fait que progressivement ; elle si Heu avec plus de facilité lorsque le silicate entre eu proportion plus ^ande dans là pâte ' du mortier ; elle cesse d'être possible, ou au moinfe de pbuvoir donner au mortier une solidité suffisante, lorsque la chaux hydraulique employée contient tro{) peu de silicate.

Les mouvements Moléculaires ne J)eUvetit aVoir heu qu'autant que les matières qui séparent les molécules de silicate rësteiit â l'état mou. De là résulte la Uécëssité dbsoluë d'ëinpècliet le bloë de se desséchet aVant rîthttlërsiofa. Lorsqu'on ne parvient pà^ S évitet» la dessiccation pailiellë, lefe mouvements moléculaires continuent dans l'intérieur, qui reste longtemps humide, tandis qu'ils s'art^êtent dans le^ j[)atties voisines de Id surface r le dUtcissemèût du bloc est irrégUliei', ce qui eët Ulie cause évidente de décoinpofeitibn ultérieure.

La cristallisation du silicate dé chaux hydraté produit Une contraction dont l'efl'et est de potissét- sûr les parois extérieures ime partie de la chaux hydratée. La contraction est faible, parce que les mortiers de chdùx hydraulique et sable contiennent une proportion toujours très-peu élevée de silicate de chaux, et que lès cailloux du béton diminuent encore cette proportion relativement au bloc entier; le sable et les cailloux s'opposent d'ailleurs à uii fchangement de volume appréciable. La petite quantité dé chatix qui eët ainsi pottéë Vers la feutface ne suffit pds ordînaîrôlhëtit pout rèëouvtir etitièrement le bloc.

MATÉRIAUX EMPLOtfiS BARS LB8 CONSTRUCTIONS, «f*

liAéiàë esrhmAqué de Tait fuit pM^er lëtttettlèiit a Tâtiit àe Cftrbotiâie la chstux hydratée $ 6ette a^idâ ëdt idtité) 9t|)élfâéidlto^ l'adde ettfboniiitie ne pénètre pas dans rititArietir.

Supposons qti0 le bloc soit imtnetgé pltlàiëtifs tnoid 0enlem^tit après la fabrication, alors que le mortier à déjà priË nnè as^ez grande dureté, et que le siUdate de chéiii hydraté a frii cristallin aer à pea près en totalité, le mortier se trbiive alors sotiaiis à deii actions notttëUes qui peutent entraîner sa décomposition i

L'eau pénètre dans rinlérieiir ei se reiiottvelld areè plus ou moins de facilité^ suivant la position 0(3cupée par le bloc, stiivant que l'eau est plus on moins agitée^ et aussi snivëtif la porosité dtt mortier. L'eau chargée d'acide carbonique, cMtofiànt m dissoli^ tion des sels de soude^ de chaut ^ de magnésie, tend à dissotidré l'hjdratë de chaut encore libre dn mortier^ m même temps qu'il s« produit du carbonate de chaUx, et tm dépôt de magnésie hydt^atée^ par l'action de l'hydrate de chaux sut l'acide carbonique et sur les sels de magnésie. Ceé réactions progressent de la surface ver« l'intérieur, en suivant la direction dans laquelle l'eau traverse to bloc : il faut bien remarquer que l'ean est privée de son acidé carbonique, que l'actiotl sur \eé sels de magnésie edt èomplko près de la snrface d'entrée de l'eau^ et par 6uile, (jué dans l'inté-: rieur la seule action de l'eau est de dissoudre lentement là chanx^

Ainsi ^ tandis qb'à la surface il y a dépôt d<f Carbonate de chauiÉ et de magnésie, qui peuvent iivoir l'efl^ extrêmement utile de boucher les pores du mortier, ou tout au moins, de compèUdef la dissolution partielle de la chaux, l'intérieur devient de plus en plus poreux pdr suite de la dl^solntion do la chatit.- La pénétration de l'edu dans le bloc ne peut ètl*e i*enduë nulle, ou dtl moins négligeable, que si le dépôt de carbonate de Chôux et dé magnéde suffit pour boucher complètement leë pbifeë dMi leë parties voisines de k surface^ et pour former ain&i dtitour dU blod une véritable etiVèloppë Imperméable.

Or, ce résultat dépend de tant de conditions difTéreutefs, t(n'it ne peut être que bien rarement obtenu. La (iOUdition la plu^ importante est que la proportion de chaux hydrcttée qui se trouve dans lemoitter, près des parois, puisse être rapidemetit et eUtièremëut transfotmée eu carbonate par l'âfeide CarboUiqne que l'eau tient eu dissolutioti. Dans le* eaut contenant f^elativétneut beau-

é<mp d'acide é^bofiiquti, il fàut employer dés mo^èi'â èontè^

nant bien plus de chaux libre que ceux dont l'immersion doit se faire dans Teau contenant peu de gaz acide. Nous n'insistons pas sur le dépôt de magnésie, parce qu'il ne fait que compenser la dissolution de la quantité correspondante de chaux.

n est fréquemment impossible de conserver pendant plusieurs mois le béton dans un état d'humidité convenable, et de plus on doit craindre que dans le mortier, gâché en pâte ferme, il n'y ait pas dans toutes les parties une proportion d'eau suffisante pour l'hydratation du silicate de chaux. Dans ces cas, la prise ne peut pas être régulière, l'hydratation et la cristallisation se faisant à des moments différents pour les diverses parties du béton. Aussi, dans un grand nombre de travaux hydrauliques, on immerge le béton très-peu de temps après sa fabrication. H est alors indispensable de le maintenir dans une eau tranquille, et autant que possible dans une enceinte limitée. Lorsqu'on parvient à empêcher l'eau de se renouveler dans l'intérieur du bloc, la prise se fait avec régularité, le durcissement est atteint à peu près dans le même temps ; seulement le mortier est toujours plus poreux que dans les bétons immergés plusieurs mois après leur fabrication.

n est facile de se rendre compte de cette porosité plus grande en se reportant aux réactions que nous avons exposées précédemment ; il y a dissolution d'une quantité de chaux toujours très-appréciable, quelquefois même très-grande, lorsque l'eau se renouvelle dans le béton avant le durcissement complet du mortier*

Chaux alumineuses. — Considérons maintenant les mortiers faits avec les chaux hydrauliques, naturelles ou artificielles, provenant de calcaires argileux à peu près purs et homogènes. Les mortiers et bétons sont fabriqués et mis en œuvre absolument do la même manière que lorsqu'il s'agit de chaux siUceuses. Les réactions qui déterminent la prise sont également fort analogues, la différence principale résulte de la présence de l'aluminate de chaux ; ce composé s'hydrate comme le silicate, et contribue au durcissement par un arrangement moléculaire particulier, que nous continuerons à désigner par le mot de cristallisation.

La régularité de la prise résulte évidemment du parallélisme entre la cristallisation des deux composés hydratés, parallélisme qui s'obtient assez aisément dans la pratique, grâce à la lenteur

avec laqaelle les mortiers de chaax hydrauliques prennent leur dureté définitive. On opère du reste comme avec les chaux siliceuses, soit par immersion presque immédiate, soit par immersion après plusieurs mois, pendant lesquels les bétons sont conservés humides.

Dans le premier cas, le béton est toujours un peu plus poreux que dans le second, au moment où la dureté du mortier étant devenue suffisante les blocs sont exposés aux actions auxquelles ils doivent assister.

caoMa de déoomposltloii. — Les causes de décomposition des mortiers, en eau douce comme à la mer, sont très-nombreuses ; nous ne pouvons les discuter toutes dans un traité d^analyse minérale ; nous devons nous borner à Tindication des principales, de celles surtout qu*il importe de connaître pour diriger convenablement les analyses des calcaires, des chaux hydrauliques, et des mortiers eux-mêmes.

Admettons qu'on ait pris dans la fabrication, et pour |l'immersion, toutes les précautions dont Texpérionce pratique a démontré la nécessité, les causes de décomposition sont de deux catégories différentes : les unes proviennent de la composition des chaux hydrauliques, ou de celle du sable employé pour faire les mortiers ; les autres résultent des actions chimiques exercées sur les mortiers par Teau, par les gaz, ou par les sels que l'eau tient en dissolution. Pour la seconde catégorie il nous suffira de considérer les actions de l'eau de mer ; celles de l'eau douce s'en déduiront sans difficulté, car la seule différence essentielle est l'absence des sels de magnésie dans l'eau douce.

Certains calcaires, contenant du sable fin ou de l'argile, en pro- composition portion suffisante pour donner des chaux hydrauliques, renfer- u*J? J»*"^ ment en même temps de la dolomie, du sulfate de chaux, des pyrites de fer, du sable quartzeux en grains assez gros.

L'oxyde de fer doit être considéré comme matière inerte, et bien rarement comme nuisible au durcissement des mortiers : lorsqu'il existe dans les calcaires en forte proportion, intimement mélangé avec les composés actifs, il oppose une certaine résistance aux mouvements moléculaires qui déterminent la prise. Là se borne en général son action, et ce n'est pas lui qui peut être considéré comme une cause de décomposition. D en est

6iê APPLICATIONS.

de ibâmë du ÈsMe M gros grains ; il ûe ptddttit peiiddtii la cois-» son qu'uiiè quantité insîgiiiflaiite Ae siiiéate de chëbit ; dn peut par eonëéquëiit admettre qu'il reste à peu près inerte dfttis tdtites les réactions j

Nous n avons donc à examiner que Tinfluence de la mâgUédié et dil siilfote de chaui^ les pyrites tlë pOtivAtit avoir d'autre Action que fcëllë du sulfate de ëhaut; ftùquel elles doutieut liaîd'» sancfe petidallt la cuisson.

Calcaires magnésiens. — Les chaux hydrauliques prdàult0à par les calcaires magnésiens contiennent du silicate et de Falu-

miuate de uiàgué^le, eu uiêuie temps (|tte l69 eouipoAés mrrës-

pondants de la chaiix. Pour que la prise des mortiers soit régulière et stable, il fdut que les quatre ôouibiuaisons s'hydrMeUt et cristallisent à peu près ëU mèiUë temps: La prUique a déUiOUfté qu'il n'en est pas ainsi; les toortiers faits dVeb dès chàUt hydratt*liquës ma^ésiëhues ont d'abord fait prise, dut ffiènlë aëquis une certaine dureté, mais tous ont été décomposés ttU bout de tjiielques mois. Les décompositions se sont produites par désagrégation , ce qui porte à penser (|uë le silicate et l'àluminate de magnésie s'hydratent postérieurement autL composés de la chaut,- et qtt'ite donnent lieU, dans les mortiers déjà durcis, à deS mouyëmeâtd moléculaires t(ui détruisent la solidité ^trimitivëmëùt ftët|UJSë.

D'après des expérieriôes, faites il est vfai ttU Idboraidire,' le slli^ càte et l'alumiUate dëmagriésië produits par voie sèche sOttt fetiscoptibles de s*hydrater, et d'àcquerir sous TettU Une dureté plus grande encore que celle du silicate ëi de TalUminate de ëhauit» Ces résultats ne sont pas susceptibles d'application pratique^ parce que la magnésie à peu près pure est beaucoup trop fûe^ ; mais ils apportent une coullmdtion relative h l'opinion que nous venons d'émettre sur la décomposition des mortier^ fabriqué)» avec des chaux magtiésiennes ; la décomposition f)royîent du âé^ faut de concordance dans l'hydratatibn, et surtout dans Id criMttl*lisation des composés de la chaUx et de ceux de la magnésie:

Influence du sulfate de thùïiXi -^ Les chaux hydrauliques contenant Uiie proportion uU peu forte de sulfate de chaux nd peuvent pas être considét-éëë comtnë étant de bonne qualité^ et cependant il fest impossible de fixer, d'après les observattons faites jusqu'à ' préserit , la limite à laquelle de 00fflt)d«é devidttt

aangéi'éui pour te stabilité dM moftiersi

MATÉRIAUX EMPL0TÊ8 t)ANS LES CONSTRUCTIONS. 8!9

Il est àddet focile de se rendre compte des réactions atix(|uelleB le snlfate de chaux peut dotltiei- llëli. Aprëà atoir été longtemps et fortement châtlffé, il s'hydrale ftvec uiie Icnleili* très-grande, et sa cristallisation doit et faire aprës la ptm dtl uiortibr ; Yam^-^ mentation de volume petit faite éclater qiiëlqltes parties du béton^ et c'est \k eftoctivëinetlt ce qil) a été cOill^t£lté en qilëlquoë drconstatices pour des mortiers fjibriqués avec des thaux hydràu^ liques contenant du sulfaté de l^hatit ; on a Observé le soulevé-^ ment d'écaillés successives i

Là cristallisation du sulfate de chaUjt ne petit se (tàte que si le composé existe en proportion un peu forte dans le mdrti^r lui'^ méme^ et par suite elle n*est à craindre que pdUr les chaUk qUi contiennent du sulfate irrégulièrement répatti, ccu* alors il peut se trouver concentré par places en quantités appréciables* Lot»^ qu'il est à peU près uniformément disséminé dans la chaux, sa proportion dans le mortier est ordinairement trop faible pdut qu'il puisse cristalliser, ou du moins pour que sa cristallisation puisse faire éclater le béton*

On comprend, d'après cela^ qu'dvant d'acdepter ou do fefuser Une chaux hydraulique qui renferme du sulfate ^ il convient de s'assurer si sa proportion est faible ou notable, et surtout s'il eM mélangé uniformément, ou réparti d'une manière irréguliëre i on peut employer, sans grave inconvénient^ les chaux qui ne renferment que 1 à 2 pour 100 de ëUlfate de chaux réparti dans la masse avec quelque régularité i

Dans chaque localité on emploie, pour la fabrication des mor- i^guence tiers^ le sable qui peut être obtenu aux conditions économiques les ^^ >*^^^' plus favorables. Lorsqu'il renferme seulement des grains de quarts et de carbonate de obaux^ il ne peut exercer aucune action chimique pendant et après la prise* Les grains forment l'ossature du mortier ; ils sont maintenus en place par la chaux, et en même temps ils s'opposent au retrait qui se produit toujours, au mo* ment de la prise et même quelque temps après^ dans les chaux hydrauliques lorsqu'elles ont été gâchées seules. L'action du aable est alors purement mécanique.

n faut observer cependant que la présence du sable en forte proportion dans les mortiers les rend nécessairement poreux^ et diminue beaucoup le degré de densité qUe les diaux les peuvent prendre aoue l'eaiii Ces deux effeta mtA

inévitables, car si le sable donne au mortier Tinvariabilité de volume, très-utile dans les constructions, il produit en même temps le fractionnement de la chaux hydraulique, qui remplit seulement les vides laissés entre les grains de sable.

Le rôle des sables argileux, de ceux qui renferment du silex, ou bien des silicates lentement attaquables par la chaux, par voie humide et à la température ordinaire , est infiniment plus complexe, et les actions chimiques qui ont lieu postérieurement à la prise peuvent devenir des causes de décomposition. La chaux hydratée en proportion considérable agit lentement sur les silicates contenus dans le sable, et produit une nouvelle quantité de silicate de chaux hydraté, ou bien de silicate et d'aluminate de chaux, hydratés tous les deux, qui se solidifient à mesure qu'ils sont produits.

n en résulte dans la masse du mortier des actions moléculaires progressives , qui ne cessent ordinairement que longtemps après la prise due aux chaux ihydrauliques , et qui peuvent amener la désagrégation |dcs mortiers lorsqu'elles acquièrent une intensité suffisante. Les actions nuisibles sont celles qui ont lieu après la prise ; car celles qui la précèdent doivent être considérées plutôt comme favorables, puisqu'elles augmentent la quantité absolue des composés auxquels le durcissement peut être attribué, et qu'elles rendent toujours plus forte Tadhérence de la chaux et du sable.

D'après ces considérations, il est possible d'utiliser en partie l'action de la chaux libre sur le silex, sur les silicates contenus dans le sable, et de se mettre à l'abri du danger de la décomposition, en modifiant le mode ordinairement adopté pour la préparation des mortiers. Il faut mélanger aussi intimement que possible le sable bien mouillé avec la chaux éteinte en poudre, et laisser le mélange en repos pendant plusieurs mois, avant de gâcher en pâte et de mettre en œuvre le mortier.

Pendant ce contact prolongé du sable et de la chaux hydratée, en présence d'une quantité d'eau insuffisante pour l'hydratation du silicate et de l'aluminate de chaux, l'action chimique de la chaux libre sur la partie attaquable du sable est préparée ; lorsque ensuite on gâche le mortier, l'hydratation des composés qui en résultent se fait à peu près en même temps que ceUe des composés correspondants contenus dans les chaux hydrauliques.

Il y a bien encore, après la prise, une certaine action de la chaux sur le sable ; mais elle est beaucoup plus faible que si l'on n'avait pas eu recours à la digestion préalable ; le mortier est, par conséquent, beaucoup moins exposé à subir une désagrégation, une décomposition provenant des actions chimiques dont nous nous occupons maintenant.

La conservation du mélange des chaux hydrauliques et du sable mouillé doit être faite dans des magasins humides, afin qu'il n*y ait pas dessiccation des matières ; mais il est essentiel que ces magasins soient parfaitement couverts, et que l'eau soit en quantité trop faible pour qu'il puisse se former du silicate et de l'aluminate de chaux hydratés.

On peut faire une objection à cette manière d'opérer : la chaux éteinte on poudre, conservée dans des magasins humides pendant des semaines, ou même pendant plusieurs mois, attire l'acide carbonique de l'air ; une portion plus ou moins grande de la chaux active passe à l'état de carbonate de chaux inerte. L'inconvénient n'a pas de gravité dans la plupart des cas, les mortiers de chaux hydraulique et sable contenant ordinairement un grand excès de chaux libre ; souvent même, ainsi que nous allons l'exposer bientôt, on a un avantage évident à diminuer la proportion de la chaux non combinée avec la silice et avec l'alumine.

Il est, du reste, assez facile de limiter l'action de l'acide Carbonnique de l'air, en formant, avec les matières, préparées comme nous venons de l'indiquer, des tas un peu compacts et très-élevés, recouverts de toiles, qu'on entretient légèrement humides. L'action de l'acide carbonique est alors toute superficielle et nécessairement très-limitée. Quant à la durée de la digestion préalable, nous ne pouvons donner des nombres même approchés; elle doit évidemment varier dans des limites très-étendues, d'après la nature du sable, d'après celle de la chaux employée. Des expériences attentives peuvent seules faire connaître combien il faut la prolonger dans chaque cas particulier.

L'action de l'eau de la mer sur les mortiers est très-complexe et, de plus, assez variable, c'est-à-dire que les chaux, et les pro- de Peaa cédés de fabrication des mortiers , qui réussissent dans un port, donnent de très-mauvais résultats dans un autre. Dans une même localité, les mortiers offrent à la décomposition une résistance plus ou moins grande, suivant la position des constructions, sui-

Action

«M APPUeATIOSS.

ymi le» efforts mé^Qîques Hm vftgii^fi f»t das ç^ucwts, suivant Ift puissaftpe qui t^n4 il, faire filt?er Teav k trftveps l^s^ mortier^, etc.

liaissona dp côté les pffpyti^ puremwt mécaiiiques, dont Y'mr fbxmce est facile h GûiQprend?ai et conaidérong 3e^leme^t les a^^ tionfl ehimiquep* L'expépiencp dén^oatyant qu'elles spnt vaiia}>l^ entre des limites très-éten^u^s, uous pouvons couoluve avec oaiv titude que Teau alla-mème et que }as aels qu'elle tient au dissolution na sont, en réalité, qu'une partie des agents de décomposition. Les gaa acide carbonique et hydrogène sulfuré doivent exercer une action relativement beaucoup plus importante, puisque ces gaz sont les seuls oorps dont les proportions soient variables ^'na point à l'autre, dans la même localité, et dans les différents ports.

Sxaminoiis séparément les actions de l'eau, des sels et des gaz dissous,

AeiiON DE i^'bau. Tm Nous prenons encore pour exemple un béton fabriqué avec les soins convenables, immergé seulement après la prise, ou du meins livré aux actions de l'eau quand son durcissement est devenu suffisant. Le mortier est toujours un peu poreux, et se laisse traverser par l'eau avec plus ou moins de fan oilité ; par conséquent, toutes les fois que la construction est pla-i cée dans un courant, ou dans d'autres cireonstanees qui tendent à faire passer l'eau à travers le béton, Peau se renouvelle, dans l'intérieur du mortier, avee une rapidité qui dépend, au moins Qn grande partie, de sa porosité.

L'eau dissout lentement la chaux hydratée, et, par là, le mor^ tier est rendu de plus en plus poreux et perméable à l'eau. Par conséquent, et en considérant seulement l'action de l'eau, la chaux non combinée avep la silice, Falumine, l'acide carbonique, ne doit pas tarder & être enlevée complètement 3 le mortier est alora réduit à la partie solide et insoluble. L'actiou de l'eau se porte ensuite sur i'aluminate de chaux, auquel elle enlève lente» ment la chaux. La décomposition ne fait plus ensuite de progrès, * car Teau n'agit pas sensiblement sur le silicate et sur le carbonate) de chaux.

Le mortier peut donc encore conserver une solidité suffisante loraque la proportion du silicate de ehaux est convenable. Mais la dissolution inévitable de la chaux hydratée, et de la chaux de Talupunate, n'en a pas moins pour résultat de difuinuer la soU-{

MATÉÏUAUX EMPLOYÉ» PANS W8 œNSTRUCTIONS. m

dite du mortier , et de Inmaformer oe mortiar , pipa on moîaa compacte au moment dû la prise, en une mafisa tFès-rpoFfiusdt très-parméable & l'eau, bien plus accessible par suite aux actions chimiques des corps an dissolution dans Teau.

Les chaux hydrauliques siliceuses doivent résister un peu mieux que les eb^ux alumineuses à l'action de l'eau, en ce qu'elles contiennent une proportion plus forte de silicate pour une même énergie hydraulique. Les mortiers qu'elles produisent perdent encore la totalité de la chaux hydratée par Taotion de r^au, et devienuent aussi, bien qu'à un degré plus faible, por reux 0t perméables,

On peut diminuer notablement ]9^ porosité qw l'action de^aa^ tend h àQm^V aux mortiers, en ne laissant dans les chauii: hydrauliques que 1^ quwtité do phaux nou combinée qui est néceissaire pour Ifl gâchage^ mw d'uu côtelés difficultés de l'application sont assez grandes, et d'uu autre eôté ce n'est là qu'une demi-meAUrei

Pour préserver les mortiers de l'^ctipu de Teau, il est u^cessaire d'empôeber l'eau de pénétrer facilement, et surtout de se renouveler daui» l'intérieur : c'pst ce qui arrive ppur cert^ine^ constructions qui sont repQuyertes en peu de tempi^ par de9 cOr quillage3, PAT de la vase, par des herbes marines, Spus cette euveloppe preeque imperméable, des mortiers médiocres f ésisteut parfaitement depuis bien des années, taudifl que les mêmes mpr-r tier3, placés daus des cirqonstauces où l'enveloppe préservetriçe

n'a pu se former, se sont décomposés rf^pidement. ^cTiov DEC çEi^ poNTfiNPs i)ANs %'eau pe MER. -r- ^xaminouf

maiutpnftut les actions ftusfluelles peuvent donuer lieu les diffé-

f enta sels contenus dftP^ l'eftu de la mer,

Les sels dp spude et do phw^^ ne peuvent agir ni sur h cb^WP hydratée, ni sur I4 çhaui^ çpmbiuf^e aveq la sjUce, avec ralumiue,

avec l'acide carbonique i on ne doit doue p^s les considérer

compte étant des pauses de dépomposition.

M contraire, les sels de magnésie sont d^pompqsés par la chaux, pput-êtrp même P^r l'alumiftftte de chq^u^ ç d'ftprè» \^^

série d'expériences faites ^u laboratoire, ils sont s»b# wçbbç action sur le silicate de Phattj» L ew de 1» mer contenant trfesr

peu de sels magnésiens, leur action doit être trës-f^ible î ePe S9 ïWuit à une préqiBitâtiQP tfM«Pt§ de. fflftgftésie hydFRtêe,

624 APPUCATIONS.

remplaçant pour ainsi dire la chaux qui produit la précipitation, et à la formation d*aluminate de magnésie.

' Cette dernière réaction peut seule devenir une cause réelle de désagrégation des mortiers, mais exclusivement dans le cas où l'aluminate de magnésie, qui se forme dans une période de temps assez courte, se trouve en quantité suffisante pour produire dans le mortier des mouvements moléculaires un peu énergiques. Ce cas doit être très-rare, car la plupart des chaux hydrauliques contiennent très-peu d'aluminate de chaux, et Taluminate de magnésie est, au moins partiellement, entraîné par l'eau à mesure qu'il se produit ; il n'en reste dans le mortier lui-même qu'une proportion extrêmement faible.

L'action des sels de magnésie est donc en général analogue à celle de l'eau elle-même ; elle est même moins énergique, puisqu'elle remplace successivement par des composés insolubles les combinaisons de la chaux sur lesquelles elle s'exerce.

Cependant, quelques ingénieurs persistent à voir dans les sels de magnésie l'une des causes principales de la décomposition des mortiers ; il n'est pas inutile d'appuyer les considérations précédentes par des observations d'un autre genre.

D'après les analyses qui ont été faites de l'eau de mer dans différents ports, la proportion des sels de magnésie ne serait pas rigoureusement constante ; ainsi, différents chimistes ont avancé que les eaux de l'Océan et de la Méditerranée ne contiennent pas la même quantité de terre alcaline.

Constatons d'abord que la différence qui existe entre les nombres donnés par les analyses d'eaux de mer est très-faible, prise en valeur absolue ; elle est beaucoup trop petite pour expUquer les résultats différents qu'on obtient avec les mortiers dans l'Océan et la Méditerranée, et même dans les constructions faites dans des ports voisins dans l'Océan, dans la Manche, etc. D'après le simple bon sens, on peut conclure que les sels de magnésie étant en proportion à peu près constante et toujours trèsfaible, leur action sur les mortiers de chaux hydrauliques doit être à peu près la même dans les diverses localités : or, les décompositions des mortiers hydrauliques sont très-variables ; donc on ne peut pas les attribuer principalement aux sels de magnésie de l'eau de mer.

Nous observerons ensuite qu'il n*est pas du tout prouvé que la

proportion de la magnésie contenue dans la mer soit réellement variable : le dosage de la magnésie est très-difficile, toujours peu exact quand on doit faire la séparation de cette base et des alcalis; les erreurs commises dans les dosages sont de beaucoup supérieures aux différences que présentent les nombres donnés par les analyses.

D'après ces observations, nous considérons la proportion des sels de magnésie comme étant sensiblement constante, et nous pensons qu'ils doivent avoir dans la décomposition des mortiers ime influence beaucoup moins grande que celle de l'eau ellemême : leur action doit être à très-peu près la même dans toutes les mers ; elle est probablement beaucoup moins sensible sur les mortiers faits avec des chaux siliceuses que sur les mortiers fabriqués avec des chaux alumineuses.

Action de l'acide carbonique. — La proportion d'acide carbonique que l'eau de la mer tient en dissolution est extrêmement variable avec les circonstances atmosphériques, et avec les conditions locales. Ainsi, par exemple, dans les ports de l'Océan elle est bien plus forte dans les bassins à flot que dans les avant-ports ; dans ces derniers, elle est plus grande qu'à une certaine distance de la côte. Elle n'est pas du tout la même dans l'Océan que dans la Méditerranée. En raison même de l'absence de marées appréciables, les eaux de la Méditerranée doivent contenir, dans la même saison, plus d'acide carbonique que les eaux de l'Océan, au moins dans les ports et près des côtes, c'est-à-dire dans les points où s'élèvent les constructions. Cette différence est confirmée par un certain nombre d'analyses.

En rapprochant cette variabihté dans la proportion de l'acide carbonique et la différence des résultats obtenus, avec les mêmes mortiers, dans la Méditerranée et dans l'Océan, on est conduit à penser que l'acide carbonique a un rôle très-important dans la conservation comme dans la décomposition des morti^ers. On est conduit au même résultat par l'examen théorique des actions chimiques que peut produire l'acide carbonique sur les mortiers, pendant et après la prise.

Nous avons déjà dit précédemment que pendant la prise l'acide carbonique fait passer à l'état de carbonate de chaux une partie de la chaux hydratée : lorsque le durcissement a lieu sous l'eau

Oie APPUCATIONS.

stagnante, dans une enceinte limitée, l'acide carbonique agit pendant toute la période ^n durcissement, et forme encore une quantité très-notable de carbonate de chaux, lequel, produit leA^ temeut, adhère aasex fortement au mortier.

Cette action se passe principalement à la surface du béton, vers laquelle la chaux se trouve portée par suite de la çoutracticm du mortier.

La production du carbonate a doue un effet très-favorable, celui d^ rendre la matière beaucoup moins perméable vers la surface. Pans la période que nous veuons de considérer, et dans rhypotbèse que le durcissement a lieu sous Veau stagnante, le mortier est soumis à des actions différentes et qui progresseut de la surface vers Tintérieur : l'eau, en dissolvant la chwx hy-^ dratée, rend le mortier plus poreu:ç \ l'acide carbonique, en ren^ dant la chaux insoluble, tend à boucher tous les pores. L'une ou l'autre de oçs actiqns est domiuaute, suivant la pamposition de la chaux hydraulique, suivant la perméabilité du mo^-» tier , suivant le degré de coutT^ctipn que produit le durcisserr ment, et pnfin suivant la proporUoq d'acide carbonique que l'eau tient en dissolution.

Le résultat le plus favorable est atteint qusw4 l'<^cide carbonique est eu quantité suffisante pour faire passer à l'état de carbonate la majeure partie de la chaux hydratée qui ^^ste, Qu ^ qui est portée vers la surface. L'état ^u mortier, au matent qù, le durcissement étant devenu suffisant, on l'expose aux actions auxquelles il doit résister, dépen4 i^onc, en grande partie, de la relation qui existe eutre la chaux Ubre et l'aci4^ carboxiique de l'eau do mer. Lorsque les chaux hydrauUques employées cofl-r tiennent beaucoup de chaux libre, et que l'eau ^renferme trèi^rpeu d'acide carbonique, il est indispensable de laisser le béton 4wrpûr à l'air et à T humidité, autant (lu mwfis^ que f^^ mode de nus« ^u œuvre est praticable.

Pour examiner les actions postérieurçs à l^ prise, prenons le cas le plus favorable \ supposons que le mortier, durci à l'air humide ou sous l'eau stagnaute, contienne uue asse?; forte prapoirtion de carbonate de chaux vers la surface ; cette espèce d'envçlopp^ est rarement imporméable, mais elle ^'oppose h une péuétr^ûon trop rapide de l'eau daus l'intérieur du béton « L'eau plus ou moins chargée d'acide carbonique donne eu^

MATÉRIAUX EMPLOySa DANS U£8 CONSTRUCTIONS. 6«

çore lieu k deux actions différentes : l'eau dissout, ou tend à dispoudre la chaux, et par suite à rendre le mortier de plus en plus poreux } l'acide carbonique forme du carbonate de cbaux qui adhère au mortier et tend à boucher les pores, mais seulement lorsqu'il se forme avec lenteur et lorsque le mouvement de Teau dans riptérieur du béton est très-lent.

]j'acide carbonique est donc une cause de préservation des mortiers dans certaines conditions, qu'il est en général possible de réaliser. Ces conditions sont : la pénétration lente du mortier par l'eau ; un rapport convenable entre la chaux libre et l'acide carbonique dissous dans Teau de la mer.

Dana des conditions différentes, l'acide carbonique est, au contraire , une cause de décomposition. En effet, lorsque le mortier contient trop de cbau2( libre relativement à l'acide carbonique de l'eau de mer, ou bien lorsque, le mortier n'étant pas assez compacte, l'eau le traverse avec trop de facilité, Faction dissolvante d^ l'eau sur la chaux rond le mortier de plus en plus poreux ; l'eau le traverse avec plus de facilité, le caiv bonate de chaux ne peut plus adhérer au mortier ; Vinfluence préservatrice de l'acide carbonique est annulée. Après un temps plus ou moins long, toute la chaux libre du mortier est entraînée, il ne reste plus que les composés insolubles de la chaux, formant une masse poreuse et perméable. L'acide carbonique agit alors sur l'a^luminate et sur le silicate, et en sépare lentement la chaux, sans donner naissance à aucun composé susceptible de durcir, et d^ rempla^r le silicate et l'aluminate de chaux. La désaggrégation du mortier est alors inévitable ; elle est complète au bout de quelques mois, au bout de plusieurs années, suivant la proportion de l'acide carbonique, et la rapidité avec laquelle l'eau se renouvelle dans l'intérieur du mortier.

Ainsi, pour loa mortiers fabriqués avec des chaux hydrauliques et du sablo> I0 point essentiel est d'éviter la perméabilité. Le résultat est obtenu nitturellement dans certaines localités par des dépôts de coquillages, d'herbes, do vase^ etc., qui entourent en peu (^6 t^mp^ les constructions d'une enveloppe assez épaisse pour s'opposer au mouvement de l'eau. Quand ce dépôt naturel ne se form§ pas, il est encore possible d'obtenir des mortiers im^ p^mé^bles par de^ soins convenables apportés à la fabrication ) j}mfk \^ pj^éçautiops ^ prendre sont trèsrdélicates, car il faut que

peu de temps après rîmmersion il se soit formé à la surface, ou près de la surface, une croûte de carbonate de chaux imperméable, grâce à l'action de l'acide carbonique de Feau sur la chaux libre du mortier.

Toutes les fois qu'un mortier est pénétré, et traversé par l'eau chargée d'acide carbonique, sa décomposition est certaine, et cette conclusion s'applique aussi bien aux chaux siliceuses qu'aux chaux âlumineuses, aux constructions dans l'eau douce comme à celles qui sont faites à la mer.

Action de l'hydrogène sulfuré. — L'hydrogène sulfuré existe en quantité très-notable en dissolution dans l'eau de la mer, principalement dans certains ports de la Méditerranée ; il se présente aussi, bien que plus rarement, dans les ports à marées, de l'Océan, de la Manche, etc. Partout où il se trouve en proportion appréciable, il exerce une action assez énergique sur les mortiers. U suffira, pour mettre en évidence l'influence de ce gaz, de considérer un béton ayant fait bonne prise, immergé dans un avantport, alternativement découvert et recouvert par Veau à chaque marée. Dans ces conditions, que l'expérience indique être des plus défavorables à la bonne conservation des mortiers, l'eau pénètre dans toute la masse du béton pendant qu'il est recouvert par l'eau, et s'écoule à la marée descendante.

L'hydrogène sulfuré forme avec la chaux libre, tant qu'elle existe encore dans le mortier, ensuite avec la chaux de l'aluminate et du siUcate, des composés plus ou moins solubles, dont il est bien difficile d'apprécier la nature. Au contact de Tair, et par conséquent deux fois par jour, ces composés se transforment en sulfate de chaux . Tant que la proportion de l'hydrogène sulfuré est très-faible, le sulfate se dissout successivement à la marée montante, il est en quantité trop faible pour cristaUiser. L'hydrogène sulfuré agit alors pour désaggréger le mortier; le résultat diffère peu de celui qui est produit par l'eau chargée d'acide carbonique, traversant facilement un mortier poreux.

L'effet produit est différent lorsque l'hydrogène sulfuré se trouve accidentellement en proportion un peu grande; il se forme alors par places, et par suite des actions successives de l'hydrogène sulfuré et de l'air, des cristaux de sulfate de chaux ; l'augmentation de volume qui accompagne la cristallisa*

BiATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES CONSTRUCTIONS. 629

tion fait soulever par écailles la croûte supérieure du mortier.

Ce genre de décomposition a été observé dans plusieurs ports, sur des mortiers faits avec des chaux hydrauliques, et sur d'autres mortiers faits avec des ciments ; chaux hydrauliques et ciments ne contenant pas de sulfate de chaux. Les mortiers placés dans les conditions précédentes ne peuvent être conservés en bon état que s'ils sont préservés de l'action de la mer par une enveloppe naturelle ou artificielle, de coquillages, do vase ou de carbonate de chaux.

La même décomposition n'a pas encore été signalée dans les blocs de béton immergés devant les ports de la Méditerranée, à Marseille par exemple, et cependant l'eau de la mer contient certainement une quantité notable d'hydrogène sulfuré. Le fait s'explique facilement : à Marseille, les blocs de béton sont immergés à une assez grande profondeur, dans une eau relativement peu agitée ; ils sont recouverts en très-peu de temps par des coquillages et par des herbes, qui seuls suffiraient pour les protéger.

De plus, môme en l'absence de cette enveloppe, l'hydrogène sulfuré ne pourrait pas produire l'effet que nous avons signalé pour les ports à marées ; l'air ne vient pas en contact avec les blocs, il ne peut pas se former de cristaux de sulfate de chaux. Tout au plus peut-il y avoir dissolution lente des composés formés par l'hydrogène sulfuré, ce qui tend à rendre les mortiers un peu plus poreux.

Cette cause de désagrégation n'a pas beaucoup d'importance à Marseille , les mortiers sont faits avec de la chaux siliceuse du Theil, qui contient beaucoup de chaux caustique ; la fabrication des blocs est conduite avec des précautions telles que la majeure partie de la chaux non combinée avec la silice est transformée en carbonate de chaux, au moins jusqu'à une certaine distance de la surface, avant ou très-peu de temps après l'immersion. Les actions de l'hydrogène sulfuré et de l'eau elle-même ne peuvent plus s'exercer que sur une proportion très-faible de la chaux.

MOBTXEBS OB GIMSirni.

On emploie dans les travaux hydrauliques de nombreuses variétés de ciments naturels ou artificiels, à prise rapide, ou h prise plus ou moins lente.

Les ciments à prise très-rapide ne sont pas ordinairement mélangés avec du sable ; ceux au contraire dont le durcissement

a lieu quelques heures après le gftchage, servent fréquemment à faire des mortiers dans lesquels le sëble entre dans une foHe proportion. Les ciments artificiels, préparés avec les soins convenables, se comportent absolument comme les meilleurs ciments naturels. Au point de vue des réactions chimiques, que nous examinons ici plus spécialement, il nous parait inutile de faire une distinction entre les produits naturels et artificiels , nous n avons à étudier séparément que les ciments à prise rapide et ceux qui durcissent lentement.

dments à prise rapide. — On obtient des ciments à prise rapide en soumettant à une cuisson particulière des calcaires argileux, renfermant de 22 à 26 pour 100 d'argile, très-intimement mélangée avec le carbonate de chaux ; ces calcaires contiennent presque tous un peu de sable quartzeux et de peroxyde de fer hydraté. La cuisson doit être conduite avec lenteur, dans des conditions telles que la chaleur puisse pénétrer dans l'intérieur des morceaux, et soit tout juste assez élevée pour que l'action de l'argile décompose complètement le carbonate de chaux. Ce mode de cuisson est bien différent de celui qui est adopté pour les chaux hydrauliques ; pour elles la température est très-élevée, et é'est la chaux, amenée à l'état caustique par l'action de la chaleur, qui agit sur le quartz et sur l'argile.

D'après le mode de cuisson, les ciments contiennent, à la soHie des fours : du sable, de l'alumine et de l'oxyde de fer, matièrelS inertes dans les réactions ; une proportion extrêmement faible dd chaux caustique et de carbonate de chaux non décomposé ; du silicate et de l'aluminate de chaux, dont la composition se rapporte^ d'après de nombreuses analyses faites sur des ciments vifis de bonne qualité, à celle qui est représentée par les formules :

SfO* -h tCaO ; À^O* -h âCaO.

Dans les bons ciments à prise rapide, ces deux composés forment presque la totalité de la matière, plus de 90 pour 100 : la chaux caustique est en proportion h peine dosable ; le sable, le carbonate de chaux, l'alumine non combinée avec la chatix, l'oxyde de fer, sont en quantité très-faible.

Les calcaires argileux peu homogènes, c'est-à-dii^e éëux dans lesquels le mélange de l'argile et du carbonate de thaûk tt'est pîts

MATÉRIAUX EMPLOYÉ» DANS LES CONSTRUCTIONS. 6âl

intime et régulier, donnent assez souvimt dos ][)roduits médiocres. Les parties dans lesquelles l'argile est dominante se trouvent contenir, après la cuisson, de l'argile calcinée, en même temps que les produits énumérés plus haut. Les morceaux dans lesquels le carbonhte de chaux est relativement en excès contiennent, au contraire, du carbonate de chaux, ou de la chaux libre si la température a été suffisamment élevée vers la fin de la cuisson.

Nous devons faire ici, au sujet de la cuisson, une observation très-importante, intéressante surtout pour les calcaires argileux notablement hétérogènes.

Lorsque la chaleur est assez modérée pour ne pouvoir pas feule décomposer le carbonate de chaux, les diverses parties des ciments contiennent les mêmes corps actifs, silicate etaluminate de chaux, les mêmes corps inertes, sable, alumine, oxyde de fer^ carbonate de chaux , argile calcinée ; les proportions de ces corps sont seules un peu variables 4 Dans toutes les parties du ciment^ la quantité de chaux caustique est très-faible : le ciment est relativement homogène, au point de vue de la prise et des réactions chimiques qu'il aura plus tard à supporter.

Au contraire. Si la chaleur est assez forte, vers la fin de la cuisson, pour décomposer le carbonate de chaux, certaines parties des ciments contiennent une proportion notable de chaux caustique, et se rapprochent des chaux hydrauliques, tandis que les autres parties contiennent lés éléments ordinaires des ciments vifiâ. Les ciments sont alors réellement hétérofféiês. L'influence du mode dé cuisson sur la qualité des pï'oduits est donc plus graude que celle de Thomogénéité des calcaires employés.

Observation. — On n'a pas encore fabriqué des ciments à prise rapide avec des calcaires siliceux, ou bien avec des mélanges de carbonate de chaux ou de chaux grasse avec du sable quartzeux très-fin, avec du silex pulvérisé. Cela tient principalement à ce que les calcaires siliceux contiennent ordinairement le sable en grains trop gros, et d'ailleurs en proportion insuffisante, et, pour les produits artificiels, à la difficulté qu*on éprouve à porphyriser parfaitement le sable et le silex. L'argile se laisse, au contraire, trèsaisément réduire en grains d'une finesse extrême, et peut être obtenue eu mélange bien plus intime avec le carbonate de chaux.

Pendant la cuisson des calcaires argileux, ralumlnc est amenée en grande partie à l'état inerte ; la chaux est en quantité insuf-

fisante pour se combiner en même temps avec la silice et avec la totalité de l'almnine. L'élément actif principal des ciments vifs est le silicate de chaux ; Taluminate se trouve toujours en proportion assez faible, variable, du reste, avec la composition des calcaires. Ce fait résulte de nombreuses analyses de ciments vifs ; ce n est pas une conclusion théorique, déduite seulement des affinités comparées de la silice et de l'alumine pour la chaux.

Calcaires argileux impurs. — Nous désignons par ce nom les calcaires qui renferment, outre la proportion d'argile précédemment indiquée, du carbonate de magnésie, du sulfate de chaux, des pyrites de fer. Ils donnent par une cuisson convenable des ciments susceptibles de faire prise en quelques minutes, et généralement très-sujets à se décomposer sous l'eau. Ces ciments tiennent, en mélange plus ou moins intime, les corps indiqués déjà pour les produits donnés par les calcaires argileux à peu près purs, et de plus un peu de magnésie caustique, du silicate de magnésie, et du sulfate de chaux.

Réactions qui déterminent la prise. — Les ciments réduits en poudre très-fine sont gâchés avec la quantité d'eau convenable, et appliqués immédiatement : la prise a Ueu en quelques minutes, et au bout de très-peu de temps les ciments acquièrent leur maximum de dureté. Ds contiennent alors"* le silicate de chaux hydraté SzO' + 3C«0 + 6H0, un peu d'aluminate de chaux également hydraté, un peu d'hydrate de chaux, puis des corps inertes, sable, oxyde de fer et alumine.

La rapidité de la prise est due à ce que le silicate de chaux se combine presque de suite avec l'eau; l'arrangement moléculiaire, que nous avons déjà désigné sous le nom de cristallisation (bien qu'il ne se forme pas de cristaux visibles) peut se faire avec la plus grande facilité, gr&ce à la faible quantité de matières inertes mélangées.

L'aluminate de chaux s'hydrate et cristalUse vraisemblablement avec la même rapidité que le silicate, et concourt avec lui à la solidification.

Pour que la prise se fasse avec régularité, il est essentiel que toutes les parties du ciment pulvérisé soient également mouillées : c'est là que les ouvriers éprouvent la principale difficulté dans la

mise en œuvre des ciments vifs. Lorsque, par inexpérience ou par défaut d'attention, ils laissent quelques parties sèches dans la masse bien mouillée, celle-ci fait prise, tandis que les parties sèches restent d'abord inertes, et ne se trouvent en présence de l'eau qu'au moment où la contraction, qui accompagne la cristallisation du silicate, exprime une partie du liquide dont la masse était imprégnée. La prise se fait par fractions successives, et il en résulte des fissures dans les ciments.

Influence de la magnésie et du sulfate de chaux. — Pour les ciments qui contiennent du silicate de magnésie, la priseÀn'est pas régulière, car l'hydratation des composés de la chaux et|de la magnésie ne se fait pas dans les mêmes limites de temps : les ciments magnésiens se fendillent très-peu de temps après avoir acquis une certaine solidité.

Le sulfate de chaux ne détermine pas, comme la magnésie, la décomposition des ciments presque immédiatement après la prise : il est très-lent à s'hydrater, après avoir été fortement et longtemps chauffé ; il se comporte comme matière inerte dans la partie des réactions que nous considérons maintenant.

Causes de décomposition. — Les ciments vifs sont employés à l'air et sous l'eau : il importe d'examiner les causes de décomposition auxquelles ils sont soumis dans les deux cas ; nous insisterons principalement sur le second.

Dans le premier, les ciments sont exposés aux intempéries at- Cimenti mosphériques , aux alternances de pluies , de sécheresse , de ^^^St! chaleur et de froid. Les pluies ne peuvent avoir qu'une action peu énergique sur les ciments qui ne contiennent pas une quantité notable de sulfate de chaux, ou du moins l'action est très-lente, car l'eau contient fort peu d'acide carbonique en dissolution. L'eau elle-même, en traversant le ciment, enlève seulement le peu de chaux à l'aluminate, elle n'agit pas sur le silicate : la désagrégation ne saurait être produite que par l'action de l'acide carbonique sur la chaux de l'almninate et sur celle du silicate.

n n'en est pas de même pour les ciments qui renferment du sulfate de chaux. Ce composé est encore anhydre après le durcis^ sèment complet : il s'hydrate à la longue, lorsque le ciment est maintenu très-humide par des pluies persistantes ; il cristallise.

lorsqu'il wt ett quAntité suffisante, et de là résulte jxm forte e^ pansive qui feit éclater le cimeut.

Cet effet se produit nécessairement avec une grande itréguldf» rite : la cristallisation du sulfate de chaux n'a lieu que si l'eau e^t pour ainsi dire stagnante dans led pores deis cimeuts ; quand elle les trarerse avec une certaine facilité, le sulfate est dissoué progressiyement, et sa présence n'a pas d'autre Inconvénient que de rendre les ciments plus perméables.

La chaleur du soleil, une sécheresse longtempt) prblofigëe, sont à peu près sans action sur les ciments qui ont été mis en dBUvre avec les soins convenables; le silicate de chaux l^tient l'eaU d'hydratation à une température plus élevée que celle des rayohs solaires, au moins dans nos climats.

L'aluminate se déshydrate avec moins de difficulté, toaiâ il fest douteux que la chaleur du soleil soit suffisante pour lui enleVer une partie de son eau ; d'ailleurs^ ce composé n'entré que peur une faible proportion dans la masse des ciments , sa dessiccation totale ne suffirait pas pour produire la désagrégation ; soU hydra*tation ultérieure, sous l'influence des pluies, n'altérerait paë tton plus la solidité du silicate hydraté.

Des froids un peu vifs, succédant brusquement à des périodes d'humidité, font souvent gercer les ciments, surtout auprès des angles : à cet égard, les ciments se comportent comme les autres pierres poreuses ; il n'y a là qu'un effet mécanique, dû à la cristallisation de l'eau dont les ciments sont imprégnés. Cinents ^®^ ciments à prise rapide sont d'un emploi peu commode dans iiMiergés. les travaux hydrauliques qui exigent une certaine épaisseur de mortier ; on s'en sert i)rincipalement pour garnir à l'extérieur les joints des pierres de taille, des briques, etc. La fonction des ciments est de ptéserver, par une enveloppe imperméable, les mortiers qui forment les joints.

Tant que les ciments demeurent assez compactes pour s'opposer à la pénétration de l'eau, il n'y a généralement pas de décomposition : les ciments ne se désagrègent pas ; quelquefois , cependant, ils se soulèvent par écailles, mais seulement dans le cas où ils contietiilent du sulfate de ôhaux. La présence do ce composé, loi^squ'il fest en quantité notable, est alors une cause certaine de décomposition, car, dans l'hypothèse de l'imperméabilité des cimeuts, la cristallisation du sulfate dé chaux est inévitable.

MATÉRIAUX EMPL0T8II DANS LBS CONSTRUCTIONS. «35

D'un autre côté^ si les ciments laissent filtrer l'eau avec plus ou moins de facilita^ ils ne reth]^lissent pas le but pour lequel ils ont été employés, et ils doivent se désagréger^ eu un temps relativement assez court, par l'action de Facide carbonique tjue toutes les eau& tiennent en dissolutioA^ Les cimeuts résistent même moins bien que les mortiers de chaux hydrauliques, parce qu'ils ne contiennent pas de chaux libre, qui puisse fbrmet* du carbonate de chaax, lequel, en bouchant les pores du mortier^ s'oppose, au moins en partie, à la pénétration de l'eau.

Les ciments perméables ne se décomposent presque jamiiis par soulèvement d'écaillés, même lorsqu'ils contiennent du sulfate de chaux, ou lorsque les eaux renferment de l'hydtogène sulfuré^ car le sulfate de chaux est progressivement dissous et entraîné par l'eaui

cîmetitt à prise lente. — Les ciments à prisé lente, mélangi^s avec du sable, forment des mortiers résistants, d'une inise en œuvre asset commode. On en fait maintenant trfes-fréquemineht usage pour les blocs artificiels, pour la plupart deS bétons ; on emploie plus rarement les mêmes ciments , sans sable , délayés en bouillie claire dans Teau;

Il suffira de considérer les eitnents lents destinés à la fabrication des bétons.

On obtient des ciments capables de faire prise en plusieurs heures^ en cuisant à température très-élevée des calcaires argileux, ou bien des mélanges artificiels trfes-intimes de carbonate de chaux et d'argile, dans lesquels la proportion de l'argile (anhydre) est à celle de la chaux du carbonate à peu près dans lô rapport de ! : 2.

Les calcaires et l'argile contiennent en outre de Toxyde de fer, quelquefois même de la doloniie, du sulfate de chaUx, des pyrites de fer. Laissons de côté ces derniers corps, et considérons seulement le mélange assez lutime, à peU près homogène, de carbonate de chaux, d'argile et d'oxyde de fer.

Pendant là cuisson, la chaleur est assez forte pour faire entrer cti fusion p&teuse les angles des fragments, il ne reste plus traté de carbonate de chaux dans les matières à leur sortie des fours. Les ciments Sont ordinairement réduits teu sable fin, conservés pendant plusieurs Uiois dans des magasins peu humidei^, ptds inii

en barils, et livrés à la consommation. Quelquefois on emploie les ciments tels qu'ils sont vendus par les fabricants, d'autres fois on sépare par tamisage tous les grains de dimensions un peu appréciables.

Ceux-ci sont écrasés et employés seuls ; ils constituent des ciments beaucoup plus lents que la partie fine dont ils ont été séparés par le tamisage : ces grains contiennent la plus grande partie des matières qui ont été agglomérées ou fondues pendant la cuisson.

Les deux parties n'ont pas tout à fait la même composition chimique, il est utile de les examiner séparément, et dans l'état où elles se trouvent à la sortie des fours.

Partie non agglomérée. — Elle contient : un peu de chaux libre (en général, de 3 à 6 pour 100), de l'oxyde de fer et d'alumine non combinés, du silicate et de l'aluminate de chaux, dont la composition ne s'éloigne pas beaucoup de celles que représentent les formules précédemment indiquées, SiO*+3CaO ; AlV+3CaO. Elle est, en outre, mélangée avec une certaine quantité de la matière agglomérée, qui a été partiellement réduite en poudre fine par l'écrasement ; cette matière contient, comme nous allons l'indiquer, du silicate à plusieurs bases, alumine, chaux, oxyde de fer.

Partie agglomérée. — L'agglomération et la fusion plus ou moins parfaite qui se manifestent aux angles des fragments, là où l'action de la chaleur est la plus énergique, ne peuvent être attribuées qu'à la formation d'un silicate à plusieurs bases, lequel doit en partie sa fusibilité à la présence de l'oxyde de fer. Ce silicate constitue la majeure partie de la matière que nous considérons maintenant : il est seulement mélangé avec des grains non agglomérés qui, eux, renferment du silicate et de l'aluminate de chaux, un peu de chaux caustique et de l'oxyde de fer libre.

Ces matières sont essentiellement différentes ; elles possèdent des facultés hydrauliques fort dissemblables ; il y a un intérêt évident à les séparer avant la mise en œuvre.

Cette séparation n'étant pas adoptée par tous les constructeurs, nous prendrons le cas le plus complexe, les ciments écrasés et non tamisés.

Conservation dans les magasins. — Les fabricants attachent maintenant une assez grande importance à ne pas livrer les ci-

ments de suite après leur cuisson ; ils les conservent ordinairement pendant des semaines, ou même pendant quelques mois, dans des magasins un peu humides, dans lesquels les ciments absorbent de i 1/2 à 2 pour 100 d'eau, et des traces d'acide carbonique.

Quelle influence cette conservation peut-elle exercer sur la qualité des ciments? C'est une question pour laquelle l'analyse ne peut donner aucune réponse : il est seulement possible de se rendre compte du fait pratique, en examinant les réactions lentes qui peuvent avoir lieu entre les corps en présence. L'eau est certainement absorbée par la petite quantité de chaux qtd se trouve à l'état caustique : l'hydrate de chaux étant le seul agent énergique contenu dans les matières, on est naturellement porté à lui attribuer l'amélioration de qualité des ciments.

L'hydrate de chaux est sans action rationnelle sur le silicate et sur l'aluminate de chaux, sur l'oxyde de fer et sur l'alumine libres, sur le silicate multiple en grains de dimensions appréciables. Il peut agir, bien que lentement, sur le silicate multiple en poudre très-fine, et le transformer en plusieurs combinaisons séparées, silicate et aluminate de chaux, oxyde de fer libre ou peut être partiellement combiné avec la chaux. Cette action est extrêmement utile, car si elle n'est pas à peu près terminée dans les magasins, elle a lieu dans les ciments immergés, et quelque temps après la prise ; elle est alors une cause de décomposition des mortiers.

Prise des mortiers de ciments. — Pour fabriquer des mortiers avec des ciments lents, on n'opère pas tout à fait comme avec les chaux hydrauliques ; on mouille aussi régulièrement que possible le ciment pulvérisé, on en fait le mélange avec le sable, mouillé lui-même préalablement, et on applique immédiatement le mortier à l'usage auquel il est destiné. Prenons pour exemple un bloc artificiel de très-grandes dimensions, comme ceux qui ont été immergés à Cherbourg en avant de la jetée. Les blocs sont faits dans des moules, dont les pièces mobiles sont enlevées quand le mortier a pris une certaine solidité, plusieurs jours après la fabrication. Les blocs sont ensuite conservés pendant quelques semaines, soit à l'air humide, soit dans une eau relativement tranquille, avant d'être transportés à la place qu'ils doivent occuper définitivement dans la mer.

lift prise ooïumwce quelque* he^^« ^pès Iq gâchage i^ fdme&t, mais la solidité du mortier augme^te ^'me mftftièrei ooutinue, et n'atteint sou maximum qu'au bout de plufiieurs mois. Il y a him encore coutraction du cimeut poudant la prise, maïs elle n'a paa pour effet, comme dans le cas des chaux hydrauliques, d'e^|^ime^ une quantité notable de chaux hydratée vers la surface du mortier 5 la diminution de volume est rendue presque insensible par les blocailles et par le sable. Le résultat principal de la contraction est de rendre le mortier poreux et perméable, J^a porosité est plus ou moins grande, suivant les soins apportés à la fçCMcation ; elle est inévitable et on peut la constater h Tceil nu^j daus tous les mortiers de ciments, alors même que la proportion de sable employée est très-faible. On l'observe également daus les coulis de ciments, dans lesquels on ne se sert pas de s^le.

Ijes réactions qui déterminent la prise soAt au^logùeçi^ à ceUea que nous avons énoncées dans les paragraphes précédents ; le silicate et l'aluminate de chaux s'hydratent et cristallisent, ou plutôt leurs molécules tendent vers des positions ^'équilibre, qu'elles atteignent seulement après un temps assez long. Les mouvemeuta moléculaires ne sont pas gênés par une proportiou considérable de matières inertes intimement mélangées, çommp cela se présente pour les chaux hydrauliques. L'irrégularité dans la prise provient surtout du degré de chaleur auquel les diverses parties, du ciment ont été soumises. L'hétérogénéité du mélange ^e cçffbonate de chaux et d'argile, pom:vu qu'elle soit comprise entre des limites ^ssez resscrréei^ (ce que l'on obtient fiis^ment 4^^ 1&

« Dana un certain nombre de mortiers fabriqués stoc des ciments artificiels à prise lente. natainmeDt 4Y^c ï^ ciiQeQl 4^ PorU^^nd, la proportion d'ean oomkiBée avec le silicate de ctiaiu est (le beaucoup loférieurg à celle qui a été constatée p^r les s^alyses des ciments vifs et des mortiers de chaux hydraulique. La composition de Thydrate se raj»proche beaucoup de celle que représente la formule StOH-3Ga04-3110.

Les analyses oui été faites sur des blocs de béton immergés depuis longtemps, et biea conservas \ elles melieot ho^ps de doute Texistence et 1^ ^t^bllité de ce| hydrate à tfOU équivalents d'eau ; mais elles ne suffisent pas pour résoudre une question très-importantp au point de vue théorique comme pour l'application. La différence dans le nombre d'équivalents d'a^u que prend le aUicate de obaux dèpend-^^Ue exolosivement du mode de prodvc^JOR d^ siUq^te dans les cimei^^ le^lSi Q^ biun pe ]r^^lt94 elle pas (}4 in^e de miii en œuvre de ces ciments pour la fabrication des blocs?

Nous soumettons cette question aux Ingénieurs et aux chimistes qui s'occupent spécialement des matériaux hydrauliques.

Mphs neparlpns pas de ré(at d'bydratation de ValH^inatq^ flui eajk tu grande partie dé«t composé dans les blocs immergés depuis plusieurs années.

MATÉRIAUX EMPLOYfia PANS LBS CONSTRUCTIONS. (M»

pratique), u!a pas, à beaucoup près, we importaaoe aussi grande

que le défaut d'uniformité daus lu ouiaaon.

Dans CCS premières réactions n'interviennent pas les parties du ciment qui ont été trop fortement chauffées, et qui ont éprouvé un con^mencoment de fusion, Ces pai*ties restent disséminées dans le mortier, avec une très-petite quantité de chaux hydratée, avec l'oxyde de fer, avec le sable fini elles se comportent (f abord comme matières inertes.

Considérons maintenant l'effet que peut produire sur la solidité des blocs la manière dont ils sont traités^ depuis la fabrication jusqu'à la mise en place.

Lorsque les blocs restent à Tair et à l'humidité, les diverses parties ne contiennent pas toutes la proportion d'eau qui est né* cessaire à la facilité des mouvenients moléculaires; aussi observe* (r-ûp souvent, au moment de l'immersion, une diminution notable dans la dureté du pnortier; il reprend du reste en très-peu de temps sa solidité. Quand, au contraire, les blocs sont immergés presque de suite dans une eau stagnante, la solidification se fait ^vcc plus de rapiditéi bien que la dureté et la résistance défini-* tives ne soient pas plus fortes que dans le premier cas,

Ces f$^ts s'expliquent aisément : sous l'eau, les diverses m^tière^ co^servent l'état de mollesse qui favorise la réunion des molécules du silicate et de l'aluminate hydratés ; l'eau remplace pour l^s mortiers de ciments la pâte de chaux hydrçitée des mortiers de ^^wx hydvauliquo, A côté de cet Avantage^ Veaii présente l'in^ convénient de dissoudre la chaux hydratée, d'enlever même une partie de la chaux à l'aluminate. Elle facilite les mouvements moléculaires, maist elle reAd le*mortier plus poreux, et lui enlève une pf^lie des éléments actifs ^ la solidité définitive peut donc être moins grande lorsque la soUdifica^tion pe fait entièrement à l'air l^uwde. L'effet défayora^^e est encore plus grand lorsqu'au lieu d'opérer* dans une eau stagnante, on place les blocs dans une position telle qu'ils soient cdternativepient k seq et recouverts par îft mer,

i^eudant cette période de solidification, Ift partie du cUnent qui a été agglomérée ou fonduçi pendapt la cui^on, peut donner lieu à des réactions qui sont variables suivant que les blocs sont plaeéa à| l'^ir et ^ Thu^nidité, pu bieu immergés. Il n'y a pas à tenir ÇOPpte 4^ (;es réi^çtiops, pour les raisous précédemment expos^ea^

640 ÂPPUGÀTIONS.

lorsque les ciments pulvérisés ont été conservés dans des magasins humides avant d'être mis en œuvre.

C'est donc seulement pour les cimente employés peu de temps après la cuisson que nousjprésentons les considérations suivantes. Les blocs sont exposés à l'air humide*, la chaux hydratée agit lentement sur les parties pulvérulentes du silicate multiple, et produit la transformation en silicate et en aluminate de chaux ; ces deux composés n'ont pas à leur contact immédiat, et dans toutes les parties des blocs, la quantité d'eau suffisante pour s'hydrater; ils ne peuvent s'hydrater et cristalliser qu'après l'immersion ; ils donnent lieu à ce moment h des mouvements moléculaires qui peuvent quelquefois altérer la solidité du mortier. Dans ce mode de préparation des blocs, il est donc important de ne pas employer des ciments trop frais.

Dans le second mode de préparation, immersion des blocs dans une eau relativement stagnante , la chaux hydratée est enlevée i

rapidement, la transformation du silicate multiple en silicate de j

chaux hydraté ne peut plus se faire que par l'eau seule ; elle est • extrêmement lente, et ne commence ordinairement qu'après la mise en place. C'est encore une cause de décomposition, mais agissant avec beaucoup plus de lenteur, et sur le mortier qui a déjà pris une solidité suffisante pour lui résister. H vaut certainement mieux l'éviter, en conservant pendant quelques mois les "^ l ciments en magasin, mais il est utile de constater que son action i est moins énergique que dans le cas des blocs sohdifiés à l'air et à l'humidité.

Causes de décomposition. — Les bétons faits avec des ciments à prise lente ont jusqu'à présent résisté pendant plusieurs années dans l'eau douce et à la mer; nous pensons cependant qu'on ne doit pas avoir une trop grande confiance dans leur durée, et nous devons par cette raison examiner avec quelques détails les causes diverses qui peuvent produire à la longue leur décomposition. Considérons encore successivement les causes de destruction qui i

proviennent de la composition des ciments, et celles qui résultent des actions de reau,'des sels et des gaz qui sont dissous dans les eaux.

Influence Nous rappellerons ici, comme première cause de décomposition, composition. ^ présence dans les ciments du silicate multiple, produit par

BIATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES œNSTRUCTIONS. 641

une grande inégalité dans la cuisson. Pour les parties pulvérulentes de ce composé, les réactions qui peuvent produire une désagrégation sont ordinairement terminées, sinon dans les magasins et avant remploi, du moins avant la mise en place des blocs. Il nen est pas de même pour les grains de dimensions appréciables, sur lesquels l'eau ne peut agir que très-lentement. Par le contact prolongé de T eau, le silicate multiple se transforme en silicate de chaux hydraté ; il peut en résulter une désagrégation des mortiers lorsque ces grains sont en quantité notable : il est par suite trës-prudent de séparer ces grains par un tamisage avant d'employer les ciments*

Oxyde de fer. — La proportion d'oxyde de fer que renferment les calcaires argileux, ou les mélanges artificiels, exerce une trèsgrande influence sur la quantité du silicate multiple qui se forme pendant la cuisson ; quand il y a beaucoup d'oxyde de fer intimement mélangé avec les matières, il se produit aussi beaucoup de silicate multiple. Dans ce cas principalement il convient de séparer par tamisage les grains agglomérés : il faut apporter une plus grande attention dans la conservation des ciments eu magasin, et dans la fabrication des blocs.

La présence de l'oxyde de fer ne devient une cause de décomposition des mortiers que dans certains cas, lorsque les précautions nécessaires ne sont pas adoptées dans la mise en œuvre : l'oxyde de fer n'agit qu'indirectement, par la production du silicate multiple.

Magnésie. — Les calcaires dolomitiques contenant une proportion notable de magnésie produisent toujours des ciments assez médiocres. Pendant la cuisson, il se forme du silicate et de l'aluminate de magnésie, qui ne sont pas susceptibles de s'hydrater, et de cristalliser, aussi rapidement que les composés correspondants de la chaux. Les mortiers sont soumis, pendant la prise et pendant toute la période de durcissement, à des mouvements moléculaires qui ne sont pas concordants. La dureté définitive est certainement moindre que celle obtenue avec les calcaires non magnésiens; souvent même il y a désagrégation.

Les expériences qui ont été faites jusqu'à présent sur les calcaires dolomitiques ne permettent pas d'affirmer que la magnésie soit une cause certaine de la décomposition des mortiers ; mais il est démontré par la pratique, comme par les considérations théoriques, que les ciments magnésiens sont de qualité inférieure, et

T. II. il

M3 APPLtQàTlOm.

que souvent ils se désagrègent peu de temps ftprès l'immersion.

Mélanges de ciments divers. — On a employé dans quelcpies ports de mer, pour la fabrication des blocs artificiels, des mélanges de ciments lents naturels avec des ciments artificiels, par exemple ceux de Parker, Médina et Portland. On a obtenu d'assez bons résultats, en ce sens que les blocs ont pu résister pendant buit ou dix années à l'action de l'eau de la mer; mais plus tard on a signalé divers exemples de décomposition des mortiers dans les blocs ainsi fabriqués .

Une décomposition aussi tardive peut être déterminée par bien des causes diO'érentes ; il n'est pas rationnel de l'attribuer aux mélanges de ciments de natures diverses. Ces mélanges peuvent cependant avoir une certaine influence sur la résistance définitive des mortiers, et les prédisposer pour ainsi dire à la décomposition. En admettant même que les divers ciments aient à peu près la même composition cbimique, ils présentent entre eux des difi'érences notables pour la vitesse de prise, résultant de ce que la cuisson n'a pas été faite pour tous à la même température. Le point do départ pour l'hydratation, et pour les arrangements moléculaires qui déterminent le durcissement progressif , est donc différent pour les silicates et aluminates de chaux des divers ciments mélangés.

La stabilité parfaite des mortiers ne peut résulter que du parallélisme promptement établi entre ces mouvements moléculaires, qui n'ont pas commencé au même instant. Ce parallélisme peut-il s'établir dans certaines conditions spéciales de fabrication des blocs? Cela est possible, cela parait même démontré par la bonne résistance que les blocs de Cherbourg ont opposé pendant des années aux actions de la mer. Mais, ni la théorie ni la pratique ne peuvent indiquer, au moment actuel, quelles sont les précautions indispensables pour obtenir ce résultat; dans le doute, il est prudent de n'employer qu'avec la plus grande réserve ces mélanges de ciments divers.

Sulfate de chaux. — Le sulfate de chaux dans les ciments provient principalement des pjrrites de fer que renferment les caleaires imprégnés de matières bitumineuses ; il existe bien pins rarement tout formé dans les calcaires. Lorsqu'il se trouve en proportion notable dans les ciments, il produit fréquemment le goliflement des mortiers et leur décomposition. Après avoir été for-

MATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES œNSTRUCTIONS. M3

temcnt chauffé, il ne peut s'hydrater qu'au hout d'un temps assez long, et par conséquent postérieurement à ]a prise; il y a décomposition, et soulèvement d'écaillés, toutes les fois que les blocs sont placés dans des conditions telles que le sulfate de chaux puisse cristalliser. Il ne se produit pas de décomposition des mortiers quand le sulfate est progressivement dissous, et entraîné par l'eau à mesure qu'il s'hydrate ; mais par le fait de cette dissolution les mortiers sont rendus plus poreux, plus perméables, et par suite plus exposés aux causes de décomposition qui proviennent de l'eau, des sels et des gaz en dissolution.

Ces actions sont analogues à celles que nous avons indiquées pour les mortiers de chaux hydrauliques ; la différence principale résulte de ce que les mortiers faits avec des ciments renferment très-peu de chaux hydratée.

Action de Feau. • — Les mortiers, étant toujours plus ou moins poreux, sont pénétrés avec assez do facilité par l'eau. Pour les blocs immergés à une certaine profondeur, dans l'eau peu agitée, celle dont les mortiers sont imprégnés reste à peu près stagnante ; elle ne se renouvelle avec rapidité que sous l'influence des courants, ou pendant les tempêtes. Ce renouvellement de l'eau est impossible quand les blocs son recouverts par des coquillages, etc.

Dans les cas les plus défavorables, c'est-à-dire quand l'eau traverse assez facilement les mortiers, l'action do l'eau elle-même est faible, et ne suffît pas pour produire la désagrégation. Elle enlève lentement la chaux à l'aluminate, mais elle n'agit pas sensiblement sur le silicate ; or, ce dernier entre dans les ciments pour une proportion considérable : l'effet produit par l'eau seule est donc de rendre les mortiers plus poreux.

Action des sels. — De tous les sels contenus dans l'eau de la mer, ceux de la magnésie peuvent, seuls exercer une action apprécia^ ble, et encore cette action est-elle nécessairement très-faible, puisque les mortiers, immergés depuis quelque temps, ne contiennent plus de chaux hydratée.

La double décomposition entre l'aluminate de chaux et les sels de magnésie, en admettant qu'elle puisse avoir lieu facilement, ne rend pas les mortiers notablement plus poreux ; le dépôt de l'aluminate de magnésie, se faisant très-progressivement, ne donne pas lieu à des mouvements moléculaires capables de désagréger le silicate de chaux hydraté.

«44 APPUCATIONS.

Action de F acide carbonique. — Le gaz carbonique, dissous dans l'eau, agit sur les mortiers de ciments plus rapidement que sur les mortiers fabriqués avec des chaux hydrauliques. Les ciments ne contiennent pas assez de chaux hydratée pour que les pores des mortiers soient bouchés par la formation de carbonate de chaux ; l'action de Tacide carbonique s'exerce de suite sur Taluminàte et sur le silicate. La désagrégation des mortiers est inévitable.

Comme toutes les eaux renferment de l'acide carbonique, il est indispensable d'employer les mortiers de ciments seulement dans des conditions spéciales, telles que l'eau ne puisse pas se renouveler dans l'intérieur, soit par suite du mode de construction, soit par suite de dépôts coquilliers, etc., se formant en peu de temps à la surface. Los blocs de fortes dimensions doivent être immergés à une grande profondeur, afin d'être, autant que possible, à l'abri du mouvement des vagues. Mais dans ce cas même, la conservation des blocs n'est pas assurée ; on n'obtient qu'une grande lenteur dans le renouvellement de l'eau, et l'acide carbonique doit à la longue produire la décomposition de ceux des blocs qui ne sont pas préservés par des coquilles, par des herbes ou par de la vase. C'est effectivement ce qui a été observé dernièrement à Cherbourg : des blocs qui ont résisté pendant des années commencent à se désagréger à la surface.

On a cherché à combattre l'action de l'acide carbonique, en employant pour la fabrication des mortiers des ciments mélangés avec delà chaux grasse, ou bien avec delà chaux hydraulique. Les résultats n'ont pas été très-favorables; cependant il importe d'examiner quelles réactions peuvent avoir lieu, et dans quelles conditions ce mélange de chaux avec les ciments lents peut produire un bon effet.

Nous ne parlerons pas des chaux hydrauliques ; leur vitesse de prise est trop différente de celle des ciments pour qu'on puisse obtenir facilement la concordance des mouvements moléculaires, qui est indispensable au durcissement régulier des mortiers. Considérons donc seulement un mélange intime de ciment lent pulvérisé et de chaux grasse éteinte en poudre, dans lequel cette dernière représente de 8 à 10 pour 100.

Le mortier est fait, et mis en œuvre, avec les précautions ordinairement adoptées pour les chaux hydrauliques. Le bloc de béton est conservé à l'air humide pendant plusieurs semaines avant d'être immergé.

filATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES CONSTRUCTIONS. 645

Pendant toute la période qui précède l'immersion, les actions chimiques de la*chaux sont peu importantes ; elle agit seulement sur la partie pulvérulente du silicate multiple que contient le ciment, et la transforme en totalité en silicate et en aluminate de chaux. Cette action est assez rapide, grâce à l'excès de la chaux hydratée, en sorte qu'il n'est plus indispensable de conserver le ciment dans les magasins avant de l'employer.

Il cst^ au contraire, bien plus nécessaire do séparer par tamisage les grains un peu gros de ce silicate multiple, car la chaux en excès, agissant lentement sur eux, produit une transformation partielle, et peut donner naissance à une quantité notable de silicate et d'alumiDate, dont la cristallisation ne coïncide certainement pas avec le durcissement régulier des autres parties. La contraction progressive du mortier porte vers la surface du bloc une grande partie de la chaux libre, et par conséquent, le mortier se trouve placé, relativement à l'action de l'acide carbonique après l'immersion, dans des conditions analogues à celles des mortiers de chaux hydrauliques. Il est possible de régler la proportion de chaux ajoutée, en se guidant d'après les résultats d'expériences préalables, de telle manière que la majeure partie de la chaux libre soit transformée en carbonate de chaux, qui bouche à peu près complètement les j)ores du mortier, et s'oppose à la pénétration facile de l'eau.

L'emploi de la chaux dans les ciments convient seulement pour les constructions faites dans des eaux très-chargées d'acide carbonique : en effet, la contraction du ciment porte presque toute la chaux libre soit aux parois des pores, soit à la surface extérieure, et il faut, pour que le but désiré soit atteint, que cette chaux libre soit entièrement et rapidement carbonatée. Si cet effet n'est pas produit, une partie de la chaux est dissoute par l'eau, le mortier reste poreux, et sa décomposition n'est que peu ralentie par le mélange de la chaux grasse avec le ciment.

Les mortiers ainsi fabriqués, et employés avec les soins convenables, ont plusieurs avantages sur les mortiers de chaux hydrau- Uques : ils font prise en moins de temps, ils acquièrent une soUdité plus grande ; il est plus facile de régler la proportion de chaux libre, d'après celle de l'acide carbonique en dissolution dans l'eau de la mer.

Action de t hydrogène sulfuré. — L'action de l'hydrogène sul-

6é» APPUGAT10N8.

foré sur les mortiers de ciments est généralement à peu près sans importance ; il agit avec une si grande lenteur sur la chaux de Faluminate, peul^ètre même aussi sur celle du silicate, quil ne peut se former des cristaux de sulfate de chaux que dans des conditions exceptionnelles. 11 doit être considéré seulement comme une cause possible de désagrégation, excessivement lente, et presque négligeable comparativement à l'action de l'acide carbonique.

POUZULAHCS.

On emploie comme pouzzolanes des matières très-dîverses : la silice naturelle, le silex porphyrisé, des roches volcaniques, des argiles modérément calcinées, des laitiers, des scories, des cendres de combustibles minéraux, etc. Toutes ces matières contiennent une proportion assez forte d'acide siliciquo susceptible de se combiner par voie humide avec la chaux. Elles n'agissent pas toutes avec la même énergie; mais, en somme, il y a peu de difFércnce dans les réactions qui déterminent la prise et le durcissement progressif des mortiers fabriqués avec de la chaux et les diverses pouzzolanes.

Considérons d*abord les roches volcaniques , qui sont celles de toutes les matières énoncées ci-dessus qu'on emploie le plus ordinairement comme pouzzolanes. Ces roches sont des silicates à plusieurs bases, alumine, oxyde de fer, chaux, magnésie, alcalis, renfermant plus de 50 pour 100 d'acide silicique. Elles sont partiellement attaquables par les acides ; elles sont également attaquées, mais avec une lenteur beaucoup plus grande, parla chaux hydratée, agissant à la température ordinaire. Ainsi, le traass de Hollande porphyrisé , traité par l'acide chlorhydrique , l'évaporation à sec, etc., abandonne ensuite à une dissolution faible de potasse environ la moitié de la silice qu'il contient.

Fabrication et emploi des mohtiers, — Les mortiers sont faits avec des pouzzolanes, des chaux grasses ou des chaux hydrauliques et du sable. Les proportions sont un peu variables ; assez ordinairement, lorsqu'on se sert de chaux grasse, on emploie parties égales, en volume, des trois matières; c'est le cas que nous allons d'abord examiner.

Cbauzgrasse. La pouzzolane est pulvérisée; la chaux est éteinte en poudre, et le sable est mouillé. Ces matières sont bien mélangées, rebâti

MATÉRIAUX ËMPLOmlS DANS LES CONSTRUCTIONS. 647

tues à plusieurs reprises sans addition d'eau. On ajoute ensuite la proportion d*eau nécessaire pouf faire des mortiers d'une consistance convenable, et on les emploie dans les constructions. La prise se fait à rhumidité dans un temps assez variable, de deux à buit jours ; la dureté des mortiers augmente ensuite avec une grande lenteur. L'immersion a lieu presque toi^ours peu de temps après la prise : lorsqu'elle doit être retardée, il importe de maintenir les mortiers à l'humidité. On peut citer de nombreux exemples de mortiers de pouzzolanes qui ont parfaitement résisté à l'action de la mer, pendant des années, et même pendant des siècles, mais aussi, on a obtenu dans ces derniers temps de très-mauvais résultats.

On doit donc considérer Temploi de ces matériaux comme trèsdifCcile, et admettre qu'il exige des précautions spéciales qui ne sont pas encore bien connues. L'examen des réactions qui déterminent la prise et le durcissement rend assez bien compté des difficultés devant lesquelles les constructeurs de notre époque ont échoué trop souvent.

Réactions qui déterminent la prise. — La prise et le durcissement progressif des mortiers do pouzzolanes sont dus à la formation des deux composés hydratés de la silice et de l'alumine avec la chaux, et à un arrangement particulier de leurs molécules. Les pouzzolanes sont trop complexes pour que l'analyse des mortiers donne avec certitude la composition de ces deux hydrates ; elle peut seulement mettre leur existence hors de doute. C'est plutôt par analogie qu'en s'appuyant sur des résultats analytiques qu'on admet, pour le silicate et pour l'aluminate, des compositions analogues à celles que nous avons écrites précédemment, Si(y H- 3CaO + 6H0, A/"o' + 3CaO + eau.

Mais il y a une bien grande différence entre les mortiers de pouzzolanes et ceux qui sont fabriqués avec des chaux hydrauliques et des ciments : dans ces derniers, le silicate et l'aluminate de chaux sont produits par voie sèche \ la prise des mortiers est due à leur hydratation; dans les premiers, au contraire, le silicate et l'aluminate hydratés se forment entièrement par voie humide, par l'action de la chaux sur le silicate multiple qui constitue les pouzzolanes.

^ Cependant, dans les ciments lents, it y a toujours une certaine quantité de silicate amlUple qui m comporte eomme ponnoUne.

Cette action de la chaux est nécessairement trës-lente, elle continue bien longtemps après que la prise a été déterminée par la cristallisation d'une certaine proportion de silicate et de l'aluminate hydratés. Le durcissement progressif est dû à la formation et à la cristallisation successives de nouvelles quantités de ces deux composés. De là résulte, comme condition essentielle de la solidité définitive dos mortiers, que ces cristallisations successives ne peuvent pas détruire chacune 1* effet de la précédente, c'està-dire que les mortiers conservent une certaine mollesse jusqu à l'épuisement de l'action de la chaux sur le silicate. Cet état de mollesse ne peut être maintenu que par un excès de chaux hydratée.

II faut de plus que les mortiers ne soient soumis à aucun effort extérieur un peu considérable, à aucune cause de décomposition, et de dissolution de la chaux libre, jusqu'au moment où l'action utile de la chaux est à peu près achevée.

On est conduit, par ces raisonnements, à suivre dans Fapplication des mortiers de pouzzolanes une pratique bien différente de celle qui est généralement adoptée, à conserver pendant plusieurs mois à l'humidité, ou tout au plus dans une très-petite quantité d'eau stagnante, les mortiers qui ont fait prise. On peut quelquefois réussir en immergeant presque immédiatement les mortiers, mais seulement quand les constructions sont placées dans des conditions telles que les mortiers ne supportent pas d'efforts, et que l'eau ne se renouvelle pas dans leur intérieur. C'est dans ces conditions que se sont trouvés la plupart des mortiers de pouzzolanes qui ont bien réussi après une immersion immédiate.

Il importe également d'éviter toute dessiccation des mortiers pendant le temps qui s'écoule entre la fabrication et l'immersion, car l'hydrate de chaux perd par dessiccation la consistance molle qui est indispensable au durcissement progressif.

On peut expliquer par des défauts de soins convenables, dans la préparation et l'immersion, presque tous les exemples de décomposition des mortiers de chaux grasse et de pouzzolanes, qui ont été signalés dans ces dernières années.

Les précautions à prendre sont en général très-délicates, souvent même il est impossible de conserver longtemps les mortiers à l'humidité avant de les immerger; il faut alors renoucer à l'emploi de ces mortiers, ou bien tourner pour «ainsi dire les diffi-

BIATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES OONSTRUCTÏONS. 649

eoltés, en modifiant le mode de préparation. Le mélange de chaux éteinte en poudre, de sable un peu mouillé, et de pouzzolane pulvérisée, est conservé pendant plusieurs mois dans des mcigasins on peu humides, et rebattu à sec à diverses reprises. Il est ensuite gâché et mis en œuvre. La prise se fait assez rapidement et les mortiers acquièrent, en un temps relativement très-court, un degré de dureté suffisant pour qu'on puisse les immerger sans grand danger. La raison de la modification est facile à comprendre ; pendant la conservation dans les magasins, que nous nommerons digestion préalable, la chaux hydratée décompose la majeure partie de la pouzzolane, et donne naissance à une proportion assez grande de silicate et d'aluminate de chaux, lesquels restent anhydres, ne se trouvant pas en présence de la quantité d'eau nécessaire à l'hydratation.

Les matières sont ainsi préparées dans les magasins, et lors du gâchage il ne reste plus à faire que l'hydratation des composés déjà existants. En opérant ainsi, on expose les mortiers à une autre cause de décomposition. Le durcissement ayant lieu dans un intervalle de temps assez court, les mortiers ne peuvent plus supporter sans se désagréger les mouvements moléculaires, qui résultent de la formation progressive de nouvelles quantités de silicate et d'aluminate hydratés. Il est donc nécessaire que peu de temps après la prise, les matières ne contiennent plus que trèspeu de chaux libre, afin que l'action de la chaux sur la pouzzolane encore inattaquée, cesse au moment où le durcissement est devenu suffisant.

Il faut donc employer beaucoup moins de chaux grasse quand on adopte ce mode de préparation, et compenser cette plus faible proportion de la chaux par un mélange parfaitement intime avec la pouzzolane. H est impossible de donner des indications numériques sur les quantités relatives de chaux et de pouzzolane qu'il convient d'cm^jloyer ; on ne peut les déterminer, pour chaque pouzzolane, que par des tâtonnements, en cherchant dans les expériences préliminaires à obtenir les résultats suivants : arriver pour les mortiers à un durcissement assez rapide, au degré de solidité désiré, en ne laissant dans les mélanges, au moment de l'emploi, que la quantité de chaux libre suffisante pour le g&chage,etpourla préservation ultérieure des mortiers contre Faction de l'acide carbonique dissous dans l'eau.

6B0 APPUGATIONS.

Chaux L'emploi des chaux hydrauliques dans les mortiers de pous^ Uqocsf zolanes exige des précautions encore plus grandes. Considérons d'abord le mode de préparation le plus généralement adopté ; la chaux éteinte en poudre, la pouzzolane pulvérisée, le sabla mouillé, sont mélangés à sec, battus à deux ou trois reprises. Les mortiers sont ensuite gâchés et employés; l'immersion a lieu quelque temps après la fabrication. La prise se fait au bout de deux ou trois jours, le durcissement augmente plus rapidement que pour les mortiers de chaux grasse, mais les exemples de dé* composition sont peut-être encore plus nombreux.

Les réactions qui suivent la prise sont en effet plus complexes. La chaux hydraulique étant un mélange de chaux libre, de silicate et d'aluminate de chaux, ces deux composés s'hydratent et cristallisent, en même temps que la chaux hydratée exerce sur la pouzzolane les actions lentes que nous avons exposées précédemment. On conçoit combien il est difficile que la concordance désirable puisse s'établir entre les divers mouvements moléculaires, qui sont la suite de ces réactions ; la désagrégation des mortiers doit presque toujours avoir lieu avant qu'ils aient atteint leur durcissement normal. On ne peut l'éviter qu'en introduisant dans les mortiers une quantité considérable d'hydrate de chaux, qui leur conserve un degré de mollesse et d'élasticité qui puisse amortir les tiraillements moléculaires. Mais à mesure qu'on augmente la quantité de chaux, on fait prédominer de plus en plus l'effet hydraulique de cette chaux elle-même, ce qui tend à donner une rigidité plus grande aux mortiers peu de temps après leur fabrication.

On est conduit par cette considération à rejeter l'emploi des chaux véritablement hydrauliques dans les mortiers de pouzzolanes, et à se servir seulement de chaux faiblement hydrauliques; et pour elles encore le durcissement définitif et convenable est plus difficilement atteint qu'avec les chaux grasses.

Le second mode de préparation des mortiers, par conservation prolongée dans des magasins humides, doit donner des résultats bien plus favorables, en diminuant beaucoup les inconvénients et les causes de décomposition que nous venons de signaler. Après digestion préalable, l'action de la chaux hydratée sur la pouzzolane étant fort avancée, les mortiers contiennent, au moment de l'emploi, du siUcate et de l'aluminate de chaux, qui, bien qu'ayant deux origines différentes, sont à peu près également préparés

MATÉRIAUX EBfPLOTËS DANB LES GONSTRUCTIONS. 65i

ponr rhydratation. La prise et le darcissement peuvent avoir lieu avec une régularité suffisante, pourvu que la proportion de chaux libre ne soit pas trop grando, H est possible d'obtenir par ce mode de préparation des mortiers résistants, dont la dureté dépasse celle qu'on peut attendre de la chaux hydraulique employée avec du sable, ou des mortiers faits avec la pouzzolane, de la chaux grasse et du sable.

Nous n'avons considéré jusqu'ici qu'une partie des corps con- Oxydes tenus dans les pouzzolanes, la silice, l'alumine et la chaux, mais les dans °^ roches volcaniques d'Italie, du lac deLaach, etc., qui sont consi- pott*»>i«nc«, dérées comme les meilleures pouzzolanes naturelles, renferment en outre de Toxydede fer, de la magnésie, des alcalis. On doit se demander de quelle manière ces oxydes interviennent dans les réactions. Cette question ne parait pas de nature à être résolue par des analyses, et jusqu'à présent on n'a pas fait d'expériences suivies, destinées spécialement à mettre en évidence le rôle que peuvent jouer ces divers oxydes. C'est donc seulement par des eonsidérations théoriques qu'il est permis d'aborder cette question.

Ces oxydes ne sont pas indispensables à la prise et au durcissement, car on a fabriqué de bons mortiers avec des pouzzolanes artificielles qui n'en contiennent pas une proportion appréciable ; l'oxyde de fer, la magnésie et les alcalis ne sont donc pas des éléments utiles.

L'étude de leurs propriétés chimiques porte de plus à admettre qu'ils ne sont pas très-nuisibles. En effet, l'oxyde de fer doit se combiner avec la chaux, et former un composé analogue à l'aluminatede chaux, capable de concourir entre certaines limites à la prise et au durcissement. 11 n'est cependant pas encore démontré que le composé hydraté, formé par l'oxyde de fer avec la chaux, puisse acquérir sous l'eau une dureté comparable à celle de Taluminate, et nous ne devons pas considérer l'oxyde de fer comme certainement utile. La magnésie est séparée à l'état d'hydrate par la chaux qui se trouve en excès ; l'hydrate de magnésie est à peu près insoluble dans l'eau, il conserve sous l'eau son état un peu gélatineux, et ne peut nuire en aucune manière ^ à la prise et au durcissement des mortiers.

Il est bien plus difficile de se rendre compte de ce que de-

^ La magnésie entre seulement poor une trbs-faible proportion dans la composition des poonotenes natordles, et une partie seulement de la roche est décomposée par U chaux.

viennent les alcalis ; on ne peut pas admettre qu'ils soient entièrement séparés de la silice et de l'alumine par la chaux, bien ^ que cette base soit en excès considérable ; il est plus que probable que la séparation ne se fait qu'à la longue et après l'immersion, par suite de l'action dissolvante de l'eau. On est donc porté à considérer les alcalis comme s' opposant jusqu'à un certain point à la formation de silicate et d'aluminate de chaux, c'està-dire comme rendant plus lente et moins efficace l'action de la chaux sur la pouzzolane. Ce retard a peu d'importance réelle, à cause de la proportion très-forte dans laquelle la pouzzolane entre dans la fabrication des mortiers.

Causes de décomposition. — Examinons maintenant les réactions qui peuvent avoir lieu après l'immersion, dans les deux conditions les plus opposées : l"* Les mortiers sont placés dans des circonstances telles que l'eau n'a aucune tendance à les traverser, et par conséquent à se renouveler dans l'intérieur ; 2* les mortiers font partie de maçonneries qui supportent sur leurs deux faces des charges d'eau différentes, en sorte qu'ils sont traversés par Teau avec plus ou moins de facilité.

Premier cas. — L'eau ne se renouvelant pas dans l'intérieur des mortiers, il y a seulement dissolution très-lente de la chaux libre, et même cette dissolution est-elle presque complètement nulle quand l'eau contient une proportion suffisante d'acide carbonique : le carbonate de chaux formé près des surfaces de la maçonnerie s'oppose à toute action ultérieure de l'eau. C'est là le cas le plus favorable à la conservation et au durcissement des mortiers, car ils restent imprégnés d'eau stagnante, qui conserve à l'hydrate de chaux son élasticité : les composés hydratés, silicate et aluminate, qui continuent à se former, peuvent cristalliser sans amener la désagrégation des mortiers, dont la solidité va, au contraire, en augmentant d'une manière continue.

Si plus tard l'eau peut se faire jour jusque dans l'intérieur des mortiers, elle dissout en partie la chaux libre ; une autre partie de l'hydrate alcalin terreux est transformée en carbonate; les mortiers deviennent plus poreux, mais ils sont capables do résister longtemps à l'action de l'eau, grâce à la forte proportion de silicate et d'aluminate de chaux qu'ils renferment. Les constructions peuvent même se tenir debout, et résister à l'action

MATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES œNSTRUGTIONS. 653

des vagues, alors qu'après plusieurs siècles l'eau chargée d'acide carbonique a enlevé presque toute la chaux au silicate et à Taluminate. L'alumine et la silice hydratées, qui résultent de ces décompositions très-lentes, suffisent pour conserver aux mortiers presque entièrement décomposés un certain degré de cohésion.

Ce fait s'observe dans un grand nombre de constructions à la mer faites par les Romains : dans les parties qui sont encore debout, les mortiers ne contiennent plus que des traces de chaux, et encore la terre alcaline, que donnent les analyses, peui-elle provenir de la portion de la pouzzolane qui est restée inerte pendant les années qui ont suivi l'immersion.

Second cas. — Nous supposons que les mortiers sont fabriqués avec toutes les précautions convenables , qu'ils ont durci lentement à l'air humide, ou dans une eau stagnante, et qu'ils sont exposés aux actions auxquelles ils doivent résister seulement après qu'ils ont acquis une grande solidité.

Ils contiennent à ce moment : du silicate et de l'aluminato de chaux hydratés; de la chaux hydratée en proportion plus ou moins forte, suivant le mode de préparation, c'est-à-dire, suivant qu'on a ou qu'on n'a pas eu recours à la digestion préalable ; de la pouzzolane non attaquée; de l'oxyde de fer combiné avec la chaux ; des composés de la silice et de l'alumine avec les alcalis; de la magnésie hydratée; du sable inerte. De plus, une partie de la chaux hydratée a été transformée en carbonate, soit à la surface seulement, soit à une très-faible distance.

Dans ces conditions, si l'eau contient une proportion d'acide carbonique suffisante pourcarbonater rapidement toute la chaux, ou la plus grande partie de la chaux encore libre, à la paroi par laquelle l'eau tend à pénétrer, et si, de plus, le carbonate est suffisant pour boucher tous les pores, la pénétration de l'eau est arrêtée ; les mortiers se trouvent alors placés dans les circonstances que nous avons d'abord examinées (premier cas). Mais cette préservation des mortiers est un cas exceptionnel, le carbonate de chaux qui se produit ne suffit pas ordinairement pour boucher les pores ; l'eau traverse les mortiers avec plus ou moins de rapidité : elle dissout la chaux hydratée, décompose les silicates et les aluminates alcalins, les combinaisons de la chaux avec l'alumine et l'oxyde de fer. Son action est aidée par celle de l'acide carbonique, action qui devient notable à partir du moment où toute

654 APPUCâTIONS.

la chaux hydratée est dissoute. La désagrégation est alors inévitable, absolument comme pour les mortiers de ciments et de chaux hydrauliques, traversés par l'eau chargée d'acide carbonique.

Nous n'insistons pas sur les réactions de Thydrogëne sulfuré ; elles sont identiques avec celles que nous avons signalées précédemment pour la chaux hydraulique.

Des considérations qui précèdent il résulte que les mortiers de pouzzolanes ne peuvent résister à la mer, ou en eau douce, que dans un très-petit nombre de cas. Non-seulement il est essentiel que Tcau n'ait aucune tendance à les traverser, mais il faut encore, même en eau à peu près tranquille, que pendant plusieurs années après l'immersion l'eau ne puisse pas se renouveler dans leur intérieur, et dissoudre une proportion appréciable de la chaux libre qu'ils contiennent au moment de l'emploi. Pour les mortiers de pouzzolanes, comme pour tous les autres, les causes principales de décomposition sont évitées quand ils sont promptement recouverts de coquillages, d'herbes, de vase, ou bien quand il se forme à leur surface une croûte do carbonate de chaux suffisante pour arrêter les mouvements de l'eau.

Pouzzolanes artificielles. — Parmi les matières très-diverses employées comme pouzzolanes, nous examinerons :

Les argiles à peu près pures, calcinées au rouge ; les terres à briques, cuites à une température plus ou moins élevée; les silicates multiples, produits stériles des usines métallurgiques, tels que les laitiers; les cendres de combustibles minéraux.

Argiles calcinées . — Les argiles à peu près pures, calcinées au rouge, à la température nécessaire pour leur enlever l'eau et les rendre poreuses, sont partiellement attaquées par la^chaux hydratée ; l'action est beaucoup plus lente que celle de la terre alcaline sur les roches volcaniques, mais elle est de même nature, et relativement plus simple.

Il se produit lentement du silicate et de Taluminate de chaux. Ces argiles peuvent donc remplacer, jusqu'à un certain point, les pouzzolanes naturelles : leur énergie est moindre ; les mortiers font prise au bout d'un temps plus long, et n'acquièrent pas le même degré de solidité.

On obtient des mortiers plus résistants avec les chaux hydrauliques qu'avec les chaux grasses, mais il faut suivre pour la pré-

paratioD de ces mortiers, chaux hydrauliques, argiles calcinées et sablo, les précautions dont nous avons déjà signalé l'importance : il faut faire subir aux matières mélangées presque à sec une digestion préalable de plusieurs mois, avant de gAcher et d'employer les mortiers. Il est même prudent de ne pas exposer de suite les maçonneries à l'action de l'eau, et de laisser les mortiers prendre leur durcissement progressif à l'air humide, ou dans une eau tout à fait stagnante. Les causes de décompsition postérieures à l'im^ mersion sont du reste toujours les mêmes ; les mortiers ne peuvent résister que si la pénétration facile par l'eau peut être évitée.

Terres à briques. — Nous désignons sous ce nom les diverses variétés d'argiles impures, mélanges plus ou moins réguliers d'argile, do sable, d'oxyde de fer et de carbonate de chaux, qu'on a cherché à utiliser comme pouzzolanes, et qui, du reste, ont toutes donné de très-mauvais résultats.

Ces terres sont calcinées plus ou moins fortement, do manière à éviter l'agglomération; elles sont ensuite pulvérisées , et la poudre est employée à la fabrication des mortiers, tout à fait comme les pouzzolanes naturelles. Les mortiers font prise en deux ou trois jours, durcissent ensuite pendant plusieurs mois, quelquefois même pendant des années; mais ils finissent tous par se décomposer, alors même que la destruction ne peut pas être expliquée par les actions do l'eau et de Tacido carbonique. En réfléchissant avec un peu d'attention à la composition de ces pouzzolanes artificielles, on se rend aisément compte des résultats donnés par leur application.

Prenons pour exemple une terre à briques, calcinée à une température assez élevée pour expulser entièrement l'eau et l'acide carbonique ; la pouzzolane contient ; du silicate de chaux, de l'alumine et de l'oxyde de Ter anhydres, du sable quartzeux, de l'argile rendue poreuse par la calcination ; c'est donc, en laissant de côté les matières inertes, un mélange d'argile capable de se comporter comme pouzzolane et de silicate de chaux.

Le mortier fabriqué avec cette matière, de la chaux grasse éteinte en poudre et du sable, se trouve dans le même cas que les mortiers faits avec les bonnes pouzzolanes et les chaux hydrauliques, avec la différence que l'argile calcinée est moins énergique que la plupart des pouzzolanes naturelles. Or, nous avons déjù expliqué que ces mortiers ne peuvent, en général, durcir

régulièrement qu'àla suite d'une très-longue digestion préalable. Cette précaution n'a pas encore été adoptée pour les mortiers fabriqués avec les terres à briques, et nous pensons, qu'avant de les rejeter définitivement, il conviendrait de faire quelques expériences, et de constater quel effet utile peut produire la conservation dans des magasins humides dos matières mélangées à sec.

Il faudrait, comme nous l'avons déjà dit, mélanger et battre à plusieurs reprises la pouzzolane, la chaux éteinte en poudre et le sable mouillé, et laisser en magasin pendant plusieurs mois avant de gâcher le mortier et de l'employer.

Laitiers de hauts fourneaux. — Les laitiers des hauts fourneaux contiennent principalement des silicates à plusieurs bases, alumine et chaux, quelquefois alumine, chaux, magnésie, oxydes de fer et de manganèse. Ils sont plus facilement attaquables par les acides que les roches volcaniques employées comme pouzzolanes, et se prêtent encore mieux que ces roches aux actions de la chaux hydratée, agissant à la température ordinaire. Les laitiers, réduits en poudre fine, doivent donc se comporter comme pouzzolanes énergiques : le fait est démontré par des expériences faites sur une petite échelle, mais nous ne possédons aucun exemple de l'application de ces mortiers à de grands travaux.

Les laitiers pulvérisés présentent sur les pouzzolanes naturelles de grands avantages et un grave inconvénient.

L'action de la chaux hydratée est complète, et terminée en un temps relativement assez court ; il est plus facile de régler les proportions des matières qui entrent dans la composition des mortiers : la prise et le durcissement se font avec régularité, et môme avec rapidité, quand on a préparé les mortiers par digestion préalable.

A côté de ces avantages, les laitiers apportent en eux-mêmes une cause de décomposition des mortiers : ils contiennent presque tous du sulfure de calcium, souvent même duphosphure et de l'arséniure. Ces composés sont par eux-mêmes indifférents, et ne contribuent pas à la prise ; mais ils s'oxydent assez facilement au contact do l'eau tenant de l'air en dissolution, et se transforment en sulfate, phosphate et arséniatc de chaux. La cristallisation du sulfate de chaux suffit à elle seule pour faire éclater les mortiers.

La formation du sulfate de chaux n'aura certainement pas lieu dans un grand nombre de constructions, cependant on ne peut

MATÉRIAUX EBflPLOTÉS DANS LES CONSTRUCTIONS. 657

jamais être assuré d'éviter les circonstances dans lesquelles elle peut se produire. Il faut donc attacher une grande importance au choix des laitiers destinés h servir de pouzzolanes, ou mieux encore soumettre les laitiers pulvérisés à un grillage fait à basse température, et les laisser ensuite pendant quelque temps en contact avec Teau. Le grillage fait passer le sulfure, le phosphure et Tarséniure à l'état de sulfate, de phosphate et d'arséniate ; Teau enlève ensuite la majeure partie, sinon la totalité du sulfate de chaux. Ces opérations ne sont pas très-économiques, mais elles donnent aux laitiers une valeur bien plus grande comme pouzzolanes, assez grande peut-être pour compenser l'augmentation du prix de revient.

Scories. — Les scories de forge, composées principalement de silicates de fer, sont attaquables par la chaux hydratée plus facilement encore que les laitiers. Elles se comportent cependant comme pouzzolanes moins énergiques, et leur emploi présente des difficultés spéciales, provenant de l'énorme quantité d'oxyde de fer que renferment les scories. Cet oxyde, séparé de l'acide silicique par voie humide , se combine au moins en partie avec la chaux, mais le composé ne parait pas avoir des propriétés hydrauliques bien prononcées. Les mortiers contiennent une proportion considérable de matières inertes, intimement mélangées avec le silicate de chaux, et s'opposant au durcissement que le silicate de chaux peut seul produire.

Les scories de forge doivent donc être considérées comme de mauvaises pouzzolanes.

Cendres de combustibles minéraux. — On emploie dans un grand nombre de localités, et principalement pour les fondations faites dans des terrains très-humides, des mortiers composés de chaux grasse et de cendres des combustibles minéraux ; presque partout les résultats obtenus sont favorables, les mortiers durcissent, et résistent parfaitement à l'humidité.

Dans ces mortiers, les cendres agissent comme pouzzolanes par l'argile, et par les silicates divers qu'elles contiennent : la chaux grasse est employée en proportion considérable, assez grande pour que les mortiers puissent conserver longtemps une certaine élasticité, à l'humidité, et à l'abri du contact de l'air. L'action de la chaux sur les silicates et sur l'argile peut se continuer presque indéfiniment sans produire la désagrégation. Le sulfate de T. H. w

BSè APt>LICAtlONà.

éhaux que tenferuaent souvent Ifes cendres niinérales peut mftme cristalliser impunément.

Ces mortiers nd conviennent pas pour les consttuctions faites sous Teau : d'abotd les cendres sont trës-hétérogènes , ensuite elles contiennent ordinairement du sable, de l'argile, du silicate de chaux, des silicates multiples de chaux, d'alumine et d'oxyde de fer, delà chaux libre, de Toxyde de fer anhydre, du sulfate de chaux. L'action de la chaux hydratée sur les divers composés silicates est nécessairemeflt irrégulifere : on ûe parvient à donner uti peu de régularité à la prise et au durcissement que par une Irfes-lougue digestion, précédant le gâchage ; et mètne dans ce cas, les mortiers renferment du sulfate de chaux, qui est Une cause possible, sinon probable, de décomposition.

Silex fer feiucE. — On n'a fait jusqu'à présent que des expériences sur Taction pouzzolanique du silex porphyrisé et de la silice naturelle ; le silex est trës-abondant, mais il parait plus convenable de Tutiliser pour la fabrication des chaux hydrauliques ; la silice ne se trouve en abondance que dans un très-petit nombre de localités, et l'attention des ingénieurs n'a pas encore été appelée sm* ses propriétés éminemment utiles.

Silex. — Le silex porphyrisé, mélangé avec la chaux hydratée en excès, est lentement attaqué, et passe à l'état de silicate de chaux : il se comporte donc comme pouzzolane ; il a sur les roches volcaniques le très-grand avantage de la simplicité des réactions qui déterminent la prise et le durcissement des mortiers. Il offre comme inconvénient la résistance qu'il oppose à l'action de la chaux : les mortiers ne peuvent pas être préparés par les procédés ordinairement employés. Il est indispensable de faire le mélange intime de la chaux hydratée avec le silex, de laisser ce mélange pendant plusieurs mois dans des magasins un peu humides ; ce n'est qu'après cette longue digestion qu'on peut ajouter du sable mouillé, gâcher le mortier, et l'employer. Dans les expériences qui ont été faites dans des cUves, les briquettes préparées avec ces précautions ont fait prise ell quelques jours ; elles ont atteint en quelques mois une dureté supérieure à celle des mortiers fabriqués de la même manière avec des pouzzolanes naturelles, mais les mortiers se sont ensuite décomposés.

filATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES CONSTRUCTIONS. «8»

D manque encore aux mortiers de silex et de chaux grasse la èonsécration de la pratique.

Silice. — La silice naturelle se combine avec la chaux hvdratée en quelques heures ; son énergie, comme pouzzolane, est beaucoup plus grande que celle des roches Tolcaniques les plus estimées. On peut préparer d'excellents mortiers en opérant de la manière suivante : on mélange intimement un volume de silice avec deux volumes de chaux grasse éteinte en poudre : on laisse en repos pendant quelques heures ; on ajoute le sable mouillé, puis la quantité d'eau suffisante pour le gâchage. Les mortiers doivent être employés de suite, car la prise est trfes-rapide, et les mortiers atteignent en peu de temps leur dureté normale.

La prise et le durcissement sont dus à des réactions très-simples, la formation du silicate do chaux, son hydratation, et sa cristallisation. Toute la silice employée entre en combinaison avec la chaux, et, par conséquent, on peut régler la proportion de la chaux de telle manière que le durcissement se fasse avc(5 la lenteur convenable. On sait d'avance, et avec beaucoup d'approximation, quelle est la quantité de chaux libre contenue dans les mortiers au moment de Timmcrsion ; on peut la diminuer ou l'augmenter, suivant que l'eau est moins ou plus chargée d'acide carbonique.

De toutes les matières employées jusqu'à présent comme pouzzolanes, la silice naturelle est certainement celle qui peut donûef le plus simplement les meilleurs mortiers.

§ S. — Procédés d'analyse.

D'après les considérations précédentes, les qualités des mortiers, la résistance qu'ils opposent à la décomposition une fois qu'ils sont immergés, dépendent en grande partie de la €om|)0sition chimique des matériaux employés ; mais les précautions prises dans la préparation, dans la fabrication et dans la mise en œuvre, ont aussi une très-grande influence sur la solidité Aet eonstructions. Nous laisserons maintenant de côté tout ce qui eenceme Tapplication, et nous nous occuperons exclusivement de la composition chimique.

Nous indiquerons aussi briëvetnent que possible de quelle tna-

nière il convient de procéder à 1* examen des calcaires, des chaux grasses, des chaux hydrauliques, des ciments, des pouzzolanes et des mortiers. Nous insisterons surtout sur la marche qu'il convient de suivre pour résoudre les questions réellement utiles ; nous abrégerons beaucoup les détails des analyses, pour lesquels nous avons donné des explications suffisantes dans la seconde partie de cet ouvrage.

GALQAIBES.

Il s'agit de déterminer si un calcaire peut donner, par une cuisson convenable, de la chaux grasse, de la chaux plus ou moins hydraulique, ou du ciment ; il importe surtout d'obtenir des indications sur la qualité des produits hydrauliques.

On reconnaît presque toujours aisément, à l'aspect du calcaire, s'il contient une proportion un peu forte d'argile ou de sable quartzeux, mais des petites quantités de ces corps ne peuvent souvent être mises en évidence que par l'analyse. La série des opérations est du reste très-simple lorsqu'on cherche seulement à se rendre compte de la nature, grasse ou hydraulique, de la chaux qui sera produite.

On attaque S grammes par l'acide azotique trës-étendu, et on néglige l'action que cet acide peut exercer sur l'argile; on pèse le résidu et on l'examine à la loupe; lorsque, d'après son poids et son aspect, le calcaire ne contient pas au moins 8 pour 100 de sable fin ou d'argile, on peut être assuré qu'il ne donnera pas à la cuisson des produits notablement hydrauliques.

Cette première indication étant obtenue, on analyse le calcaire avec plus ou moins d'attention, suivant l'usage auquel il est destiné. Les calcaires à chaux grasses, destinées aux constructions à l'air, sont examinés par la méthode que nous avons exposée dans le chapitre du calcium ; mais lorsqu'il s'agit de constructions hydrauliques, tous les calcaires doivent être analysés avec plus de soin.

La marche à suivre étant du reste à peu près la même pour tous, nous prendrons un seul exemple, celui d'un calcaire à chaux hydraulique, contenant de 12 à IS pour 100 de sable fin et d'argile. Nous supposons d'ailleurs qu'on a pris, dans le choix de l'échantillon qui est soumis aux expériences de laboratoire, toutes les précautions nécessaires pour que cet échantillon repré-

sente bien la moyenne du banc, ou des bancs calcaires exploités dans la carrière. Les résultats donnés par Tanalyse se rapportent pour ainsi dire à Tensemblc des pierres sorties de l'exploitation, mais ils ne sont pas toujours suffisants.

Les bancs calcaires superposés diffèrent généralement entre eux pour la proportion, et pour Fintimité du mélange de Targile et du sable fin avec le carbonate de chaux ; il y a même ordinairement à cet égard de grandes différences entre les diverses parties d'un même banc; il est très-important de se rendre compte de ces différences, afin d'obtenir les limites entre lesquelles varie d'un morceau à l'autre la qualité de la chaux obtenue.

n faut donc prélever dans la carrière, et soumettre aux mêmes opérations au laboratoire, et l'échantillon moyen et des fragments nombreux pris dans les bancs successifs, et sur toute l'étendue de l'exploitation.

Pour la série des opérations dont se compose l'analyse, il convient de distinguer deux classes de calcaires : ceux qui ne contiennent pas une proportion appréciable de matières organiques ; ceux qui sont imprégnés de substances bitumineuses ; ces derniers contiennent presque toujours des mouches de pyrites, disséminées à peu près régulièrement.

Calcaires non bitumineux. — Ces calcaires renferment quelquefois des pyrites, mais elles se présentent en rognons ou en nids, qu'il est facile de séparer par triage, et qui ne sont pas chargés dans les fours à chaux. Nous pouvons donc admettre que l'échantillon soumis à l'analyse ne renferme pas de pyrites. Il peut contenir du sable en grains de dimensions appréciables, du sable quartzeux presque impalpable, de l'argile, de l'oxyde de fer, du sulfate de chaux, des carbonates de chaux et de magnésie. Nous ne parlons pas du phosphate de chaux, parce que ce composé se trouve bien rarement en proportion appréciable dans les bancs calcaires ; il n'exerce d'ailleurs aucune influence sensible sur la qualité des chaux hydrauliques ; les erreurs auxquelles on s'expose, en négligeant sa présence dans les opérations analytiques, n'ont qu'une importance secondaire.

L'argile, l'oxyde de fer et le sulfate de chaux contiennent de l'eau combinée ; le calcaire lui-même est imprégné d'eau hygrométrique.

H^ APPUCATIONS.

()éterminatiQn du gr<^ mbk. — Oa pulvériae grossièrement de 30 à 2S grammes du oaloaire, en cherchant k éviter le plus possible l'écrasement des grains de sable; puis on lave à l'auget la matière pulvérisée, absolument comme s'il s agissait d'enriehir par lavage un minerai métallique. Sur Fauget restent tous les grains un peu gros, tandis que les matières fines sont entraînées par Teau. On traite les grains par Vacide azotique étendu, et on lave de nouveaii sur l'auget la partie insoluble : les gros grains qpartzeux restent alors seuls ; on les reçoit dans une capsule tarée d'ayance, on sèche et on pèse*

On peut encore arriver au même résultat en opérant d'une manière un peu différente : on traite le calcaire lui-même, non pulvérisé, par l'apido azotique très-étendu. Quand l'attaque parait être complète, on lave à plusieurs reprises par décantations la matière insoluble, en cherchant à entraîner par Teau toute la partie fine, qu'on parvient à mettre en suspension par une agitation répétée. Les grains de sable de dimensions appréciables re^t^ut seuls dans la fiole ; on les reçoit sur un filtre, et on les p^se. Ce second moyen a sur le premier la grand avantage de ne pas e^igpr la pulvérisation du calcaire ; il donne peut-être avec plus de certitude la proportion du gros sable.

Eau hygrométrique. — Eau combinée, — Acide carbonique, — On détermine l'eau hygrométrique par dessiccation à 100 degrés sur un bain de sable ; on évalue ensuite l'eau combinée et l'acide carbonique par calcination au rouge vif sous le moufle d'un four de coupelle. Il est presque toujours peu intéressant de doser séparément l'acide carbonique ; lorsque ce dosage parait utile, on procède comme nous l'avons déjà indiqué plusieurs fois.

Sulfate de chaux, — La détermination du sulfate de chaux demande quelque attention. Comme ce composé est généralement en proportion très-faible dans les calcaires, il faut opérer sur un poids assez grand, afin d'avoir une évaluation suffisamment exacte .

On porphyrise de 15 à 20 grammes du calcaire proposé ; on fait digérer pendant plusieurs jours dans l'eau distillée, et dans une grande fiole qu'on a soin d'agiter fréquemment. On décante et on laisse do nouveau deux ou trois jours dans l'eau : on filtre, et on conserve la matière insoluble. On évapore séparément les deux parties du liquide : dans le cas où la seconde laisse encore un

résidu appréciable , on n'est pas encore certain d'avoir dissous \^ totalité du sulfate de chaux ; il faut encore une fois reprendre par l'eau la matière insoluble, filtrer après deux ou trois jours de contact, évaporer le liquide et réunir le résidu aux deux premiers. Après avoir pesé ces résidus, il est prudent de les analyser, et de doser l'acide sulfurique et la chaux. Lorsque les nombres obtenus correspondent à la composition du sulfate de chaux, on peut considérer la somme de ces deux poids comme doimant la proportion du sulfate contenu dans le calcaire. On doit ensuite cpmparer les deux pesées partielles au poids total des résidus : s'il y a une différence un peu notable, on peut présumer que le calcaire renferme des sels alcalins, mais il est inutile de chercher à les évaluer, car ils ne peuvent exercer aucune influence sur la qualité de la chaux hydraulique.

Analyse. — Nous supposons que l'opération précédente indiqua seulement des traces de sulfate de chaux ; dans ce cas, on fait l'analyse sur le calcaire lui-même ; dans le cas contraire, onopèr« sur une fraction de la matière qui a été traitée par l'eau* On attaque au moins 3 grammes par l'acide azotique, on évapore à sec, on reprend par l'acide azotique.

On pèse la partie insoluble, après l'avoir bien lavée, séchée et calcinée. Ce résidu contient : le sable en gros grains, le sable fin, l'argile inattaquée, et enfin la silice provenant de la portion de l'argile que l'acide azotique a décomposée. La liqueur azotique renferme l'oxyde do fer, un peu d'alumine, la chaux et la magnésie.

Le résidu insoluble dans l'acide azotique (après l'évaporation ^^^^ à sec) est traité par une dissolution très-faible de potasse pure, *"oloï>*«* chauffée à une température modérée, de 40 à 50 degrés.

On cherche à dissoudre la silice qui provient de Faction del'acide azotique sur l'argile, et à ne pas attaquer sensiblement l'argile elle-même. On lave la partie insoluble, d'abord par déPftntations, ensuite sur un filtre ; on sèche, on calcine et on pèse. La différence de poids est considérée pomme représentant la silice dissoute par la liqueur alcaline. Ce nombre n*a en lui-n^êma aucune signification nette, mais il peut servir do terme de compfiraison pour l'état de l'argile dans des calpaires différents, analyciés tous de la méipe manière.

On peut présumer que la f^pilité avep laquelle l'argilp 3Q laisse attaquer par l'acide azotique provient d'une division plus grande,

664 APPUCATI0N8.

et qu'elle indique un mélange plus intime du calcaire avec l'argile, condition évidemment favorable à l'action de la chaux pendant la cuisson.

La matière insoluble dans la liqueur alcaline ne renferme plus que le sable en gros grains, le sable fin et l'argile inattaquée : on connaît déjà la proportion du gros sable ; on en déduit celle du sable fin et de l'argile. On fond cette matière avec 4 parties de carbonate de soude, au creuset de platine ; on traite par l'acide chlorhydrique et on procède à la détermination de la silice et do l'alumine.

On n'obtient pas ainsi la proportion de l'argile elle-même, dont la composition est inconnue : on ne peut avoir à cet égard qu'une approximation assez incertaine, en admettant que l'argile pure contient 2 parties de silice pour 1 partie d'alumine; et encore faut-il attendre, pour faire le calcul, qu'on ait dosé dans la liqueur azotique la portion de l'alumine qui a été dissoute par l'acide. Ce calcul permet seulement d'apprécier quelle est à peu près la proportion du sable fin dans le calcaire, et de distinguer dans le tableau de l'analyse : le sable en gros grains, le sable fin, la silice et l'alumine qui constituent probablement de l'argile. L'argile et le sable fin doivent être considérés seuls comme*pouvant entrer facilement en combinaison avec la chaux pendant la cuisson : l'action du gros sable n'est certainement pas nulle, mais on ne peut pas prévoir dans quelle proportion elle aura lieu ; il est|donc prudent de ne pas en tenir compte dans la comparaison des calcaires à chaux^hydrauliques.

La dissolution acide qui renferme les différentes bases du calazotique. Caire et l'alumine de l'argile attaquée pai* l'acide, est évaporée à sec ; le résidu est chauffé de manière à produire la décomposition des azotates d'alumine et de fer ; la chaux et la magnésie sont ensuite séparées de l'alumine et de l'oxyde de fer par une dissolution saturée d'azotate d'ammoniaque.

Dans la dissolution, la chaux et la magnésie sont précipitées successivement par l'oxalate d'ammoniaque et par le phosphate de soude ; elles sont pesées & l'état de chaux caustique et à l'état de phosphate de magnésie.

Les deux sesquioxydes sont d'abord calcinés et pesés ensemble ; il faut ensuite en faire la séparation, peser le peroxyde de fer, et enfin évaluer l'alumine par différence.

n est impossible de distinguer avec certitade à quel état se trouve dans le calcaire Talumine qui est obtenue dans la dissolution azotique ; elle peut exister à Tétat d'alumine hydratée, simplement mélangée avec les autres corps, comme l'est souvent le peroxyde de fer ; elle peut aussi provenir de la fraction de l'argile que l'acide azotique a décomposée. On doit faire la comparaison des quantités d'alumine et de silice qui sont dosées, l'une dans la liqueur azotique, l'autre dans le résidu insoluble, et vérifier si elles sont entre elles à peu près dans le rapport de 1 : 2 . Dans ce cas, on peut présumer que l'alumine de la liqueur azotique provient seulement de l'argile : dans le cas où la proportion de l'alumine est plus forte, on doit admettre que le calcaire renferme de l'alumine hydratée. Mais ces indications sont peu certaines, parce que la détermination de la silice soluble dans la potasse n'oilre pas un degré suffisant d'exactitude, et surtout parce que le calcaire lui-même peut contenir de la silice soluble dans une dissolution faible de potasse , et cependant non combinée avec l'alumine.

Calcaires bitumineux. — L'analyse des calcaires imprégnés de matières bitumineuses doit être faite d'une manière un peu différente. Ces calcaires renferment presque toujours des pjrrites de fer, disséminées en grains ou en mouches qu'il n'est pas facile de reconnaître à la loupe. Elles sont nuisibles à la qualité des chaux hydrauliques par le sulfate de chaux auquel elles donnent naissance pendant la cuisson, et c'est la proportion de ce sulfate qui se trouvera dans la chaux hydraulique qu'il importe principalement d'évaluer. Quant aux pyrites elles-mêmes, il n'y a aucun intérêt réel à déterminer leur quantité.

La première opération à laquelle on doit soumettre un calcaire bitumineux est donc un grillage sous le moufle, suivi du dosage du sulfate de chaux produit. Le grillage dans une atmosphère très-oxydante, fait sur un poids très-faible (10 à 15 grammes) de calcaire, ne produit certainement pas le même effet que la cuisson dans les fours à chaux : il doit se former une proportion plus grande de sulfate de chaux. On est obligé de se contenter du résultat obtena, dans l'impossibilité de réaliser au laboratoire les conditions de la pratique.

Le grillage est conduit lentement, à une température un peu

M( APPUCATIONS.

sapévieure au rouge sombre, bien suffisante pour la décomposition des matières organiques, et pour l'oxydation totale du sou-f fre : on cherche & expulser le moins possible d'acide carbonique.

Pour évaluer le sulfate de chaux produit, on peut suivre deu« méthodes différentes : traiter par l'eau la matière grillée, en prolongeant le contact pendant un temps assez long pour que tout le sulfate de chaux soit dissous ; décomposer le sulfate par voie humide par le carbonate de soude, en dissolution concentrée, ohauffée à l'ébuUition. Dans les deux cas^ on dose l'acide sulfurique en le précipitant à l'état de sulfate de baryte, et d'après son poids, oa calcule le sulfate de chaux. Ce nombre étant obtenu, on est assez embarrassé pour l'interpréter, c'est-à-dire pour fixer à quelle limite la chaux hydraulique contient trop de sulfate de chaux pour être employée sans inconvénients. On peut seulement considérer la chaux comme plus mauvaise, lorsqu'elle contient plus de sulfate que telle autre chaux, dont la valeur pratique est connue.

Le sulfate de chaux est d'ailleurs bien plus nuisible dans les ciments lents, et surtout dans les ciments vifs, que dans les chaux hydrauliques. Les termes de comparaison sont variables, suivant l'énergie hydraulique des produits de la cuisson ; nous devons dire, en outre, que jusqu'à présent on n'a pas fait d'expériences suffisantes pour pouvoir avancer qu'une chaux, ou qu'un ciment, est de mauvais emploi lorsque la proportion du sulfate dépasse un chiffre déterminé.

On détermine, comme pour les calcaires non bitumineux, le gros sable, l'eau hygrométrique, et la perte que le calcaire éprouve par calcination, après avoir été desséché. Cette porte donne avpc quelque approximation l'eau combinée, les matières prganiques, et l'acide carbonique : le nombre obtenu est un peu trop faible à cause de la transformation que subissent les pyrif;es, transformation variable avec le mqde de calcination. Quand on opère sous le moufle, et à une température très-progressivement élevée jusqu'au rouge, le fer passe en totalité h l'état de perqxyde, eti© soufre à l'état d'acide sulfurique.

Pour tous les autres dosages, la présence des pyrites et des matières bitumineuses introduit des difficultés assez grandes; aussi conseillons-nous de faire l'analyse du calcaire grillé sous le mouQe, au lieu de celle du calcaire naturel. On opère de manières différentes, suivant que le sulfate de chaux se trquvj^ en

MATÉRIAUX EMPLOYÉS DANS LES CONSTRUCTIONS. Wl

proportion négligeable, ou bien en quantité un peu grande. Considérons seulement ce dernier cas.

On traite par l'eau un poids déterminé du calcaire, après l'avoir grillé sous le moufle au rouge sombre seulement; on prolonge l'action de l'eau jusqu'à dissolution complète du sulfate de chaux. Dans la liqueur, on doit doser la chaux totale, qui est sous les deux états, de sulfate de chaux et de chaux libre : il est, de plus, convenable de doser encore une fois l'acide sulfurique, comme véri* iication do la quantité de sulfate de chaux trouvée dans la première opération.

La partie insoluble dans l'eau est attaquée par l'acide azotique, la liqueur est évaporée à sec, etc. On suit tout à ftdi la marche que nous avons indiquée précédemment pour les calcaires non bitumineux. II est cependant inutile de séparer, parune dissolution faible de potasse, la silice du résidu insoluble dans l'acide azotique : il se produit pendant le grillage une certaine quantité de silicate de chaux, et par conséquent, le poids de la silice soluble dans une liqueur alcaline ne peut plus donner d'indication utile sur l'état ehimique de l'argile, et sur la portion de l'argile qui est attaquée par l'acide azotique. Au poids de la chaux obtenue dans cette partie de l'analyse, on doit ajouter la terre alcaline qui a été dosée dans la dissolution de l'eau.

On porto au tableau de l'analyse :

L'eau hygrométrique; la perte par calcination; le gros sable, le sable fm, l'argilo ot la silice ; l'alumine soluble dans l'acide azotique, après grillage; le peroxyde de for ; la chaux et la magnésie; on note ensuite la proportion de sulfate de chaux qui a été trouvée dans le calcaire grillé.

Ce dernier résultat permet de calculer approximativement le soufre contenu dans les pyrites, et même la proportion des pyrites elles-mêmes. Mais, pour arriver à cette conclusion, il faut j 1* pouvoir isoler une certaine quantité des pyrites, et déterminer leur composition ; 2"* vérifier l'absence du sulfate de chaux tout formé dans le calcaire proposé, ou bien évaluer sa proportion, en traitant IS ou 20 grammes du calcaire par l'eau, et dosant l'aoide sulfurique dans la dissolution. Ces opérations sont assez longues, et le résultat qu'on peut atteindre n'a pas d'importance réelle au point de vue pratique ; il est donc inutile de les faire, au moins dans la plupart des cas.

GBAm: BTDBAUUQUES ET dUSIITS.

Dans les analyses des chaux hydrauliques et des ciments, on doit attacher une grande importance à déterminer l'état chimique de tous les corps contenus, soit au moment de la sortie des fours, soit, après quelques mois de conservation dans des magasins plus ou moins humides, au moment de l'emploi. Nous n'insisterons pas de nouveau sur l'hétérogénéité des chaux et des ciments ; nous supposerons qu'on a pris toutes les précautions nécessaires pour que les échantillons soumis à l'analyse représentent, à peu près exactement, les produits industriels dont on veut déterminer la composition.

n faut évaluer dans les chaux et dans les ciments :

L'eau qui a été absorbée depuis que les fragments calcaires ont été soumis dans les fours au maximum de chaleur ;

Le carbonate de chaux, qui n'a pas été décomposé, ou qui a pu se reformer à l'air depuis la cuisson ;

La chaux à l'état caustique, ou à l'état d'hydrate, la magnésie libre ;

La silice, l'alumine, la magnésie et la chaux, qui forment, par leurs combinaisons susceptibles de s'hydrater, la partie réellement hydraulique de la matière proposée ;

L'oxyde de fer, le gros sable, quelquefois même de l'argile, qui doivent être considérés comme substances inertes ;

Dans le cas des ciments fortement cuits, il serait extrêmement utile de déterminer la proportion des silicates multiples, qui se sont formés par agglomération, ou par fusion plus ou moins com* plète ; mais cela est impossible dans l'état actuel de la science chimique, on ne peut pas distinguer ces silicates du silicate et de l'aluminate de chaux : c'est seulement à la vue qu'on peut reconnaître si le ciment en contient peu ou beaucoup.

Enfin, il est indispensable de constater la proportion du sulfate de chaux, bien que l'on ne sache pas encore, ainsi que nous l'avons déjà dit, quelles limites ce composé ne doit pas dépasser, tant dans les chaux que dans les ciments.

La série des opérations est la suivante :

1° On calcine, au rouge vif, et on constate la perte de poids ; elle comprend l'eau et l'acide carbonique : on évalue l'acide car-

banique en opérant sur une autre partie de la matière proposée. De ces deux résultats on déduit l'eau et le carbonate de chaux.

2^ On traite par Teau 4 à 8 grammes de matière porphjrrisée, en se servant d*une grande fiole à peu près remplie d'eau distillée récemment bouillie, et de plus maintenue bien fermée, de manière à éviter l'accès de l'air extérieur, qui contient toujours de l'acide carbonique. On laisse l'eau agir pendant trois jours au moins ; pendant tout ce temps il faut agiter fréquemment, afin d'éviter Inprise au fond de la fiole de la chaux ou du ciment. L'eau dissout : la chaux caustique ou hydratée, et le sulfate de chaux ; mais elle agit aussi, du moins en partie, sur l'aluminate, et lui enlève un peu de chaux. C'est là une cause d'incertitude très-grave pour l'appréciation, par l'analyse, de la qualité hydraulique de la matière proposée.

On ne peut é>îter la décomposition partielle de l'aluminate qu'en employant relativement peu d'eau, et en prolongeant son action tout au plus pendant deux jours. Mais alors on est exposé à ne pas dissoudre la totalité du sulfate de chaux. Entre ces deux inconvénients, il faut choisir celui qui a le moins d'importance, c'est-à-dire chercher à ne pas décomposer notablement l'aluminate, au risque de laisser un peu de sulfate de chaux non dissous, n faut, de plus, faire une seconde fois l'opération en employant beaucoup plus d'eau, en la renouvelant à deux ou trois reprises, jusqu'à ce qu'elle ne dissolve plus de chaux.

Dans les deux cas, on divise la Uqueur en deux parties : dans l'une on dose la chaux, dans l'autre on détermine l'acide sulfurique, et on calcule la proportion correspondante du sulfate de chaux. La première opération donne, avec une approximation suffisante, la chaux caustique ou hydratée ; de la seconde opéra* tion on obtient le sulfate de chaux et la chaux qui se trouve à l'état caustique, à l'état d'hydrate, et la plus grande partie de la chaux de l'aluminate. En comparant ces résultats, on obtient donc une indication approximative sur la quantité de chaux qui est combinée avec l'alumine.

Lorsque la proportion d'acide sulfurique est un peu notable, on doit faire les opérations suivantes sur la matière traitée par l'eau ; dans le cas contraire, on peut opérer sur la matière ellemême. La marche à suivre et les précautions sont du reste les

fie APPLICATIONS.

mêmes ; nous pouvons donc admettre que Tacide sulforique est en quantité négligeable «

S'» On traite 3 grammes de la chaux ou du ciment par l'acide "azotique, on évapore à sec, et on reprend par le mémo acide. Dans la liqueur, on dose l'oxyde de fer, l'alumine, la chaux et la magnésie, en suivant les méthodes précédemment exposées. La partie insoluble dans l'acide contient : la silice des silicates formés pendant la cuisson, le sable resté inerte, et quelquefois de l'argile sur laquelle la chaux n'a pas eu d'action.

Après avoir pesé ces substances, on les traite par une dissolution faible de potasse, qui dissout la silice, et laisse insolubles le sable et l'argile. On pèse ce nouveau résidu, et on conclut par différence la proportion de silice des silicates attaqués. On observe à la loupe, ou même au microscope, le dernier résidu : lorsqu'il contient de l'argile en quantité appréciable, on est dans l'incertitude relativement à la silice et à l'alumine qui ont été dosées ; c'est-à-dire qu'on n'est pas en droit de conclure que les nombres qui ont été trouvés pour ces deux corps, représentent à pou près exactement les proportions de silice et d'alumine qui entrent dans la composition du silicate de chaux, de l'aluminate de chaux, et des silicates multiples. Une portion inconnue des deux corps dosés peut également provenir de l'argile inerte, partiellement attaquée par l'acide azotique. Ce cas se présente très-rarement ; presque toujours la matière insoluble dans la liqueur alcaline est seulement du sable quartzeux, ou bien ne contient que très-peu d'argile, et l'incertitude dont nous venons de parier n'existe pas.

Au tableau de l'analyse, on écrit d'abord tous les nombres obtenus ; il faut de plus en faire la discussion, et mettre en évidence les divers états de combinaison de la chaux.

L'interprétation des résultats est difficile pour les chaux et pour les ciments qui contiennent une quantité notable de magnésie ; cette base étant à peu près insoluble dans l'eau, il est impossible de distinguer quelle portion de la magnésie est à l'état libre, quelle portion est combinée avec la silice et avec l'alumine. Les produits hydrauliques magnésiens ne doivent pas être employés, ainsi que nous l'avons exposé dans le paragraphe précédent, il n'y a donc aucun intérêt à chercher à faire pour ces produits la discussion des résultats de l'analyse. Considérons en

MATÉRIAUX EMPLOYÉS DANB LBB œNSTRUCTIONS. tTI

conséquence seulement les chaux et les ciments qui no renferment pas de magnésie.

On déduit du poids total de la chaux :

1* Les fractions qui se trouvent à l'état de carbonate et de sulfate, calculées d* après les nombres trouvés pour l'acide car^ bonique et pour l'acide sulfarique ;

2^ La partie de la chaux soluble dans l'eau, qui peut être considérée comme existant à l'état caustique ou à l'état d^hydrate ) le reste de la chaux est celle qui se trouve combinée avec la silice et avec l'alumine. On a de plus une approximation pour la composition de Taluminate, en comparant les quantités de chaux solubles dans l'eau, d«ins les deux expériences précédemment indiquées, lorsqu'on emploie relativement peu do liquide et quand on fait agir l'eau en grand excès : on fait, dans les deux cas, la déduction de la chaux dissoute à l'état de sulfate.

On peut ordinairement déduire de cette discussion la composition approchée du silicate et de l'aluminate de chaux, non pas tels qu'ils sont formés pendant la cuisson, mais tels qu'ils sont modifiés par l'eau, au moment de la prise.

Chaux et ciments ayant fait prise. — L'analyse des chaux et ciments qui ont fait prise, mais qui n'ont pas encore été immergés, doit être conduite de la même manière.

Il faut seulement déterminer exactement l'eau hygrométrique, afin de pouvoir calculer la proportion d*eau combinée avec l'aluminate et avec le silicate de chaux.

Il y a toujours un peu d'incertitude pour cette proportion qui est évaluée par différence, et sur laquelle se trouvent reportées les erreurs commises dans le dosage de l'acide carbonique et dans la détermination de l'eau hygrométrique : aussi conseillons-nous de ne pas tirer de conclusions trop absolues de l'analyse d'un seul échantillon. La composition certaine du silicate et de l'aluminate de chaux hydratés ne peut être déduite que d'un assez grand nombre d'analyses, faites sur des échantillons convenablement choisis*