ESSAIS A L'EAU DE MER

Il n'existe pas aujourd'hui d'essais à Teau de mer permettant d'apprécier, dans les délais admissibles pour des essais la plus ou moins grande résistance d'un ciment à l'action de l'eau de mer ou des eaux séléniteuses. C'est une question qui est à l'étude. Les tentatives faites jusqu'ici pour trouver un essai permettant d'observer directement l'altération que Ton veut éviter ont été vaine^. Les essais de galettes, les essais de filtration, les essais de résistance mécanique ne donnent rien, ou du moins^ilsne donnent d'indication qu'après plusieurs années, c'est-à-dire beaucoup trop tardivement pour être d'une utilité quelconque. 11 semble inutile de continuer à chercher dans cette voie. La lenteur de la diffusion de la chaux, la lenteur des gonflements dus à la formation du sulfo-aluminate de chaux sont essentiellement inhérentes au phénomène étudié

ESSAIS A l'eau de MER

el c'est une illusion de penser que l'on pourra supprimer ces conditions essentielles.

Il semble que l'on pourra aboutir plus sûrement en faisant porter les essais sur quelquesuns des phénomènes élémentaires dont dépend la décomposition, c'est-à-dire avoir une série d'essais parallèles portant sur le dosage de la chaux libre après durcissement, sur la perméabilité à la diffusion, sur les gonflements produits par le sulfate de chaux incorporé à l'intérieur des pâtes, etc. ou encore l'analyse chimique des liants considérés.

Dans l'état actuel, il faut employer des produits avec un indice aussi élevé que possible comme Vicat l'avait recommandé et, en outre, aussi peu alumineux que possible, dans lesquels le fer remplace l'alumine comme fondant.

CONCLUSIONS

Dans les pages précédentes, on a, à l'occasion de chaque essai, indiqué le mode opératoire recommandé par la Commission française des Méthodes d'essais. Bien des détails sont d'une exécution difficile et leur utilité n'est pas toujours indispensable. Ces essais très méticuleux conviennent surtout aux laboratoires organisés avec un certain luxe, comme peuvent l'être ceux des grandes administrations de l'Etat. Mais il y a grand intérêt à faire aussi des essais sur les chantiers, où ils peuvent être multipliés et où ils sont ainsi souvent beaucoup plus efficaces comme moyen de contrôle. Des cahiers des charges ont été rédigés par une commission du Ministère des travaux publics pour être employés dans les services des Ponts et Chaussées. Ils ont été rédigés en s'inspirant des recommandations de la Commission française des Méthodes d'essais, mais

en supprimant tous les détails qui ne semblent pas absolument indispensables. Ils conviennent bien pour les grands chantiers de travaux publics, mais pour les travaux d'une importance moindre, on peut aller plus loin encore dans la même voie de simplification.

On reproduira, dans les pages suivantes, les conditions d'essais prescrites par ces cahiers des charges, en indiquant à la suite de chacun d'eux les modifications qu'il est encore possible de leur faire subir.

Finesse de mouture ou de blutage. —

Les essais porteront sur un échantillon de 100 grammes. Le tamisage sera effectué ait moyen de tamis de 324, 90001^4900 mailles par centiinètre carré, les fils de ces trois tamis auront des grosseurs respectives de vingt, quinze ou cinq centièmes de millimètre.

Rien de particulier à dire de cet essai qui ne présente aucune difficulté spéciale autre que celle de se procurer des tamis exactement calibrés. Il est très rare que les toiles livrées par le commerce aient exactement les dimensions indiquées. Elles suffisent pour une première approximation, mais, en cas d'écarts trop grands entre les finesses annoncées par le fabricant et les

CONCLUSIONS

résultats obtenus, il est prudent de se méfier de la qualité des loiles employées.

Dans le tamisage des poudres très fines, comme celles de chaux ou de matières trop plastiques comme les matières argileuses entrant dans la fabrication des pâtes pures, ou de matières humides, les tamis les plus fins s'engorgent assez facilement. Il est alors souvent plus commode de faire le tamisage à Teau en projetant dans le tamis un jet d'eau un peu fort qui entraîne les parties fines. Il faut, dans ce cas, que le jet d'eau soit assez fort pour dégager complètement la toile là où il la frappe. Le poids de matière à employer ne doit pas dépasser une dizaine de grammes par décimètre carré. On sèche ensuite le résidu resté sur la toile avant de le peser. On pourrait craindre dans le cas des chaux et 'ciments que l'hydratation du résidu fausse les résultats. Il n'en est rien parce que, en raison de la grosseur des grains séparés, l'hydratation est absolument insignifiante pendant les quelques minutes que demande la dessiccation. Il faut cependant éviter de chauffer trop pendant la dessiccation surtout dans le cas des chaux hydrauliques parce que l'on pourrait chasser l'eau combinée qui préexiste dans le produit.

Cet essai est à peu près sans intérêt pour le consommateur, car la finesse ne constitue pas elle-même une qualité du produit^, elle est seulement un moyen d'obtenir les qualités demandées de rapidité de prise et de durcissement. Cet essai n'a réellement d'intérêt que pour le fabricant.

Densité apparente. — La densité apparente sera déter^ninée en vei^sant doucement le ciment ou la chaux, sans les faire tasser, dans une mesure métallique de forme cylindrique ayant un litre de capacité et lo centimètres de hauteur.

Le ciment ou la chaux contenus dans la mesure seront pesés. On prendra pour la densité apparente la moyenne des poids constatés dans trois opérations successives.

En cas de colites tation, on recourra, pour le remplissage de la mesure, à V emploi d'un entonnoir à tamis en tôle perforée de trous de 1 millimètres, onplacera cet entonnoir de manière que V extrémité de son ajutage inférieur soit à 5 centimètres au-dessus de la mesure. On versera le ciment ou la chaux en évitant tout choc ou trépidation. Quand la mesure débordera, on enlèvera la matière en excès en

CONCLUSIONS

faimnt glisser sur son bord supérieur une lame tenue dans un plan vertical.

Cet essai n'a d'intérêt que pour la réception des chaux hydrauliques communes, quand on ne fait aucun autre essai. Mais le moindre essai de résistance est infiniment plus intéressant, car la relation entre la densilé et la qualité est tout ce qu'il y a de plus variable.

Il est indispensable d'employer la mesure des dimensions indiquées, car la densité varie considérablement avec la profondeur du vase. Mais le mode de remplissage a peu d'importance du moment où il n'y a pas de tassement produit par une chute d'une hauteur trop grande ou par des trépidations. Le plus simple est de remplir la mesure à la main en faisant tomber le ciment enlre les doigts de façon à le diviser, on obtient ainsi les mêmes résultats qu'avec l'entonnoir.

Durée de prise. — Le ciment ou la chaux seront gâches à Veau potable en pâte ferme et seront disposés sous forme de gâteau de 4 centimètres d'épaisseur environ^ immédiatement immergé^ soit dans Veau potable, soit dans Veau de mer, suivant ce qui sera prescrit par le cahier des charges spécial de Ve7itr éprise. Le ciment ou la chaux. Veau de gâchage et le bain

d'immersion seront à la te?npérature d^aii moins i5° coitigrades, quand il s"" agira de déteyininer un maximum de rapidité de prise et d'ail plus i5°, quand, il s'agira d'un minimum.

On appellera début de la prise, Vinstant à partir duquel V aiguille Vicat ayant une section d'un millimètre car^^é et pesaiit 3oo grammes ne peut plus traverser tout le gâteau.

On appellera fin de la prise, Vinstant à partir duquel la surface de la pâte peut supporter la même aiguille sans qu'elle y pénètre d'une quantité appréciable, telle qu'un dixième de millimètre.

En cas de co?itestation, on considérera comme pâte ferme de ciment ou de chaux celle qui, gâchée à raison de cinq ininutes par kilogramme, puis placée dans mie boîte de/l centimètres de profondeur, sera traversée jusqu à 6 7nilli'' mètres du fond de cette boîte par une sonde de consistance dhtn centimètre de diamètre et du poids de 3oo grammes.

Cet essai est, comme je l'ai indiqué au cours de ce volume, mauvais à tous les points de vue.

Il manque d'abord de précision, car des essais comparatifs faits entre de grands laboratoires bien organisés ont donné des écarts du simple au double. Mais surtout, le renseignement donné

CONCLUSIONS

par cet essai n'est pas celui qui est intéressant à connaître. L'essai est fait sur la pâte pure et le résultat intéressant à connaître se rapporte au mortier. Si, dans les essais de durcissement à longue échéance, il y a une quasi-proportionnalité entre les résistances sur pâte pure et sur mortier, qui pourraient à la rigueur justifier l'emploi exclusif de la pâte pure, mais dont on ne se contente cependant jamais, il n'y a plus aucune relation semblable pour les essais de rapidité de prise et il est indispensable de faire l'essai sur un mortier gâché avec une quantité d'eau se rapprochant de celle de Temploi pratique.

Il y aurait grand avantage à remplacer cet essai par un essai d'écrasement fait sur un mortier semblable à celui des essais de résistance mécaniq'ue à longue échéance. Je proposerais la rédaction suivante pour cet essai :

« Les essais de rapidité de prise porteront sur le mortier plastique tel qu'il est défini pour les essais de résistance à la traction. Il aura lieu par écrasement sur des briquettes cylindriques d'un diamètre et d'une hauteur de 3o millimètres. On laissera la prise s'effectuer dans les moules qui ne seront enlevés qu'au moment de la rupture ».

La résistance par centimètre carré devra être

H. Le Ciiatelier — Essais des Matériaux hydrauliques 10

inférieure h i kilogramme après X heures et supérieure à lo kilogrammes après Y heures. Les nombres d'heures X et Y correspondant au commencement et à la fin de la prise seront fixés, dans chaque cas particulier, d'après la nature des produits employés et Tusage auquel ils sont destinés.

Un avantage accessoire de ce mode de détermination de la rapidité de prise est d'être d'une réalisation plus simple que le mode actuellement employé. Au lieu d'être obligé de recommencer constamment sur la même pâte des essais pour voir quand l'aiguille Vicat cesse de marquer, on ne fait d'essai qu'à des heures fixes, ce qui, au point de vue de l'organisation du travail de laboratoire, en! raine une grande simplification.

Résistance à la traction. — Les essais de résistance 'pourrojit po^Her sur la pâte ferme de ciment ou de chaux jpure et sur le mortier 'plastique de ciment ou de chaux gâché à Veau potable. Ils seront faits à Vaide èprouvettes en fo'^me de 8 ayant une section au 7nilieu de 5 centimètres carrés.

Les moules servant à faire les é2:)rouvettes seront remplis en U7ie seule fois, on les agitera d abord pour expulser les bielles d'air, la i^âte

CONCLUSIONS

ou le mortier sera ensuite coinprimê à la truelle mais non damé, puis avec le trarichant de celleci on enlèvera V excédent qui dépassera h s bords du moule et on lissera la surface.

Chaque essai comportera la rupture de six éprouvettes. On prendra pour la résistance à la traction la moyenne des quatre résultats les plus forts.

Le mortier sera dosé en poids à raison d'une partie de ciment oit de chaux pour trois de sable desséché. Le sable sera composé par parties égales de grains de trois grosseurs séparés par les quatre tamis en tôle perforée de trous de 0,5 — 1,0 — 1,5 et 2 millimètres de diamètre.

*Les éprouvettes après avoir été conservées dans un atmosphère humide et ci Vabri des courants d''air et du soleil pendant un temps, dont la durée sera fixée par le cahier des charges spécial de V entreprise, seront démoulées et immergées dans Veau potable ou Veau de mer suivant ce qui aura été prescrit par ce cahier des charges. En tout cas, Veau sera renouvelée tous les sept jours.

En cas de contestation, on considérera comme paAe ferme de ciment ou de chaux pure, celle qui est définie à V article 9 et comme mortier

plastique de ciment ou de chaux, un mortier confectionne au moyen de sable de la plage de Leucate, fourni par V Administration et gâché avec une quantité d'eau égale ^ pour un kilogramme de matière, à 70 grammes 4- 1/6 P, P étant le poids d'eau nécessaire pour transformer un kilogramme de ciment ou de chauoo en pâte ferme.

On peut apporter différentes simplifications à cet essai de résistance.

En premier lieu, il est tout à fait inutile de faire un essai sur pâte pure, quand on fait un essai de mortier. I/essai de pâte pure n'a sa raison d'être que dans des essais très sommaires, lorsque l'on ne veut pas se donner la peine de se procurer un sable convenable pour les essais. Par exemple, on pourra s'en contenter pour Fessai des chaux hydrauliques de seconde qualité, quand, contrairement à un usage trop général, on veut en faire Tessai et il suffira de faire un essai de flexion pour se dispenser de l'achat d'une machine de traction coûteuse. On indiquera plus loin les conditions de cet essai.

Pour l'essai de mortier, on peut remplacer le sable de Leucate par un sable quelconque de même grosseur, pourvu qu'il soit bien propre

CONCLUSIONS

et exempt de toute matière terreuse. Si, au lieu d'un sable de rivière déjà lavé de lui-même, on voulait se servir d'un sable de carrière terreux, il faudrait le laver et ensuite le sécher avant emploi.

Une seconde simplification consiste à supprimer le triple tamisage et à prendre d'un seul coup tout le sable compris entre les deux tamis de 0,5 et 2 millimètres à condition cependant que le sable renferme une quantité notable des différentes grosseurs intermédiaires. Mais quel que soit le sable employé, il est indispensable de conserver toujours exactement la même quantité d'eau calculée par la formule donnée plus haut. C'est surtout de cette quantité d'eau, fixant la compacité, que dépend la résistance. Si, par suite de la nature du sable employé, la plasticité du mortier semblait trop faible ou trop forte, on pourrait diminuer ou augmenter un peu la proportion de sable, mais jamais on ne doit toucher à la proportion d'eau.

Quand l'on n'a pas à sa disposition de machine de traction, on peut employer l'essai par flexion. L'effort total nécessaire pour rompre des barreaux de 20 millimètres de côté placés sur deux appuis distants de 100 millimètres, est précisément égal à retfort de rupture par centi-

mètre carré des briquettes normales de l'essai de traction. Si l'on fait seulement un essai de pâte pure, on pourra se contenter de l'essai par flexion sur des briquettes de la dimension indiquée.

Les simplifications en question ne changent rien aux conditions aujourd'hui admises pour les essais. Elles portent seulement sur le mode opératoire, partant sur le degré de précision des résultats. On pourrait introduire une nouvelle simplification dans ces essais de traction en modifiant la condition relative à la détermination de la proportion d'eau. La formule indiquée plus haut conduit à faire varier, dans les mortiers, la proportion d'eau employée de 44 Vo pour les ciments Portland à 56 7o V^nv les chaux hydrauliques. Il n'y aurait pas grand inconvénient à fixer d'une façon uniforme la proportion d'eau à un chiffre moyen de 5o faisant varier

la portion de sable suivant les cas et cela sans aucune règle précise, sur le simple examen de la consistance du mortier. De très grands changements dans la proportion de sable n'amènent pas de changements importants dans la résistance.

Ou bien 5 si l'on ne veut pas, comme cela arriverait par cette convention, avantager les

CONCLUSIONS

produits les plus fins tels que les chaux hydrauliques, on fixera ce taux constant d'eau pour chaque catégorie de produits, par exemple, 4^ Vo pour les ciments Portland, 5o 7o pour les ciments de laitiers et ciments à prise rapide et 55 pour les chaux hydrauliques. On rentrerait ainsi, dans une pratique déjà ancienne qui avait été consacrée par le cahier des charges dit de Boulogne rédigé par M. Guillain, dans lequel la quantité d'eau avait été initialement fixée à un taux uniforme de 4^ Vo poids du cinienl.

Cet essai de résistance est le plus important des essais de réception, il présente cependant un défaut très grave. Des considérations d'ordre pratique trop évidentes obligent à terminer cet essai bien avant que le ciment ait pris sa résistance définitive. Il avantage donc les produits à durcissement initial rapide et il incite les fabricants à rechercher les tours de main, et ils sont nombreux, qui permettent d'augmenter les résistances initiales sans augmenter la résistance finale.

Pour remédier à cette situation, il faudrait, au moins dans les grands travaux, tout en continuant à recevoir définitivement le ciment sur des essais à 28 jours, car on ne peut pas faire autrement, prévoir une réduction sur le

prix définitif, quand les essais à un an n'auraient pas donné une résistance suffisante.

Enfin il serait bon, comme cela a été indiqué au début de ce volume, de spécifier, outre le minimum absolu pour chaque essai individuel un minimum plus élevé pour les moyennes d'un certain nombre d'essais consécutifs, une dizaine par exemple. Certaines compagnies de chemin de fer ont déjà adopté ce mode de procéder pour les essais de réception des métaux ; il est encore bien plus justifié pour les ciments dont la fabrication et les essais comportent un bien plus grand nombre de causes accidentelles d'irrégularités.

Déformation à froid et à chaud. — Les

essais de déformation à froid seront faits avec des galettes de ciment ou de chauoG gâchées avec de Veau potable en pâte ferme. Les galettes ayant environ lo centimètres de diamètre et 2 centimètres d'épaisseur seront amiiicies sur les bords et disposées sur des plaques de verre. Les galettes seront immergées dans les condiditions que fixera le cahier spécial de Ventreprise et conservées dans Veau jusqu'à la réception définitive des cifnenis et des chaux.

Aucune des galettes ne devra présenter la 7noindre trace de gonflement y saillie ou bour-

CONCLUSIONS

souflement. Les bords des galettes devront rester bien appliqués au verre et ne se relever en aucun point.

Les essais de déformation à chaud se feront 'sur des éprouvettes cylindriques d'un diamètre et dhcne hauteur de 3o 7nillimètres moulées dans un tube en laiton de i demi-millimètre d' épaisseur ^ fendu suivant une gé?îératrice et porta7it soudée de chaque côté de la fente une aiguille de i5o millimètres de longueur.

Dans les ii\ heures qui suivront V achèvement de la prise ^ ces éprouvettes seroiit inwiergées dans Veau^ Cj[ui sera progressivement élevée à la température^ fixée par le cahier des charge^ et maintenues à cette température pendant le temps également fixé par le cahier des charges, puis refroidies jusqu'à la teinpérature initiale. L'augmentation d'^écarlement des pointes des aiguilles ne devra pas dépasser les chiffres iîidiqués au cahier des charges spécial de V entreprise.

Aucicne des galettes et éprouvettes ne devra présenter la moindre trace de gonfiem^ent ni de déformation telles que fendillements, saillies^ boursouflements. Les bords des galettes devro7it rester bien appliqués au verre et ne se relever en aucun point.

L'essai de galette à l'eau douce, dans toutes les conditions et l'essai de galettes à Teau de mer, dans le cas où l'immersion n'a lieu qu'après Tachèvement de la prise, n'apprennent absolument rien. Ils décèlent, en effet, seulement les produits exceptionnellement mauvais, que les essais de résistance mécanique ou les essais d'invariabilité de volume caractérisent d'une façon bien plus rapide et plus précise.

Les galettes immergées dans l'eau de mer aussitôt leur confection donnent lieu, au contraire, à des altérations assez fréquentes, mais on n'est pas bien fixé sur la portée des indications obtenues dans ces conditions. Aussi, aujourd'hui, spécifie-t-on presque toujours dans les cahiers des charges que l'immersion n'aura lieu qu'après la prise. Dans ces conditions, on peut considérer l'essai des galettes comme dépourvu de toute utilité et le mieux est de s'en dispenser.

L'essai des moules à aiguilles ou essai accéléré à l'eau chaude est indispensable pours'assurer de l'invariabilité de volume des liantshydrauliques. On peut et on doit fixer, d'une façon générale, les conditions de cet essai, ce qui n'a pas été fait dans le texte du cahier des charges reproduit plus haut.

La durée du chauffage doit être de 3 heures

CONCLUSIONS

et la température de 100°. L'augmentation de Técartement des pointes ne doit pas dépasser 5 millimètres pour les produits de bonne qualité. On peut admettre sans inconvénient i5 millimètres pour les produits de seconde qualité.

Il y aurait lieu de relarder l'immersion dans l'eau chaude pour les produits à prise lente comme les chaux et, au lieu de la faire dans les 24 heures suivant la prise, d'attendre les 24 heures suivant le double du temps de l'achèvement de la prise. En se contentant, pour un ciment Portland qui fait prise en trois heures, de 24 heures, c'est-à-dire huit fois la durée de la prise, il aura une résistance bien plus grande qu'une chaux qui aura mis 4^ heures à prendre et qui sera quelquefois essayée aussitôt l'achèvement de sa prise. Par suite, dans ce dernier cas, une même quantité de chaux libre produira des gonflements beaucoup plus considérables que dans un ciment.

On a souvent soutenu que les chaux ne pouvaient pas supporter la température de 100° et qu'il fallait limiter la température de l'essai à 5o°. Cette affirmation ne repose sur aucun fondement. Si beaucoup de chaux ne résistent pas, en effet, à cette température de 100°, c'est qu'un trop grand nombre sont mal fabriquées. Toutes

les chaux, même faiblement hydrauliques, peuvent victorieusement subir cet essai quand elles sont bien fabriquées. Le développement qu'a pris l'industrie des ciments, a porté un coup très sensible à l'industrie des chaux hydrauliques et il en résulte que trop souvent la fabrication a élé négligée par suite de conditions économiques difficiles. Mais, avec un peu d'insistance^ on pourra arriver à obtenir de toutes les usines à chaux des produits satisfaisant à cet essai.

La même objection contre l'essai à 100° a été faite au sujet des ciments à prise rapide et, alors, elle est en partie fondée, car les ciments à prise rapide perdent, sous la première action de la température de 100°, la presque totalité de leur résistance mécanique, au moins dans les premiers temps de leur durcissement. Dans ces conditions, de très petites quantités de chaux libre produisent des gonflements considérables. Il serait juste de retarder l'immersion dans Peau chaude et d'attendre trois jours ou même cinq jours. Peut-être même devrait-on pour simplifier, fixer uniformément pour les chaux et les ciments à prise rapide, la date d'immersion au cinquième jour de la confection des briquettes.

CONCLUSIONS 157

Si Ton tient à conserver la lempérature de 5o° pour ces deux produits, il faut prolonger pendant 24 heures Faction de cette température, car Textinction de la chaux est alors bien moins rapide.

Dans le cas où Ton se proposerait de simplifier cet essai déjà très simple, on pourrait employer des briquettes de forme quelconque, par exemple les briquettes de l'essai de traction^ et mesurer, au moyen du pied à coulisse, leur accroissement de longueur. L'écartement des poinles des moules fendus de 5 millimètres correspond à peu près à uti allongement de 1 ^f^. Mais cela n'a rien d'absolu et varie avec la forme des briquettes essayées.

Une simplification plus grande encore consiste à observer seulement l'apparition de fentes sur les briquettes. Mais, avec les produits très finement moulus^ un gonflement déjà considérable peut se produire sans l'apparition d*aucune fente.

On a objecté, à cet essai accéléré d^invariabilité de volume, sa trop grande sévérité ; des ciments n'y satisfaisant pas peuvent parfois cependant faire un bon usage à l'emploi. Cet essai donne bien toute sécurité au consommateur et il donnerait même plus que celui-ci n'a réellement inté-

rôt à exiger. Mais la difficulté pour les usines de satisfaire à cet essai n'est pas très grande. Lorsqu'il fut employé pour la première fois, il provoqua de vives protestations de la part des fabricants de ciment Portland. Aujourd'hui, tous l'acceptent sans difficulté. De nombreux fabricants de chaux prolestent encore, mais quand ils seront arrivés à régler leur fabrication, ils l'accepteront comme les fabricants de ciment. C'est leur rendre service que de tenir la main à la réalisation de cet essai. L'amélioration de la fabrication qui en résultera contribuera à leur faciliter la lutte contre la concurrence du ciment dont les progrès sont dus ea grande partie à l'insuffisance de qualité des chaux ordinaires.