MATÉRIAUX SILICATES

Des matériaux de construction artificiels s’obtiennent encore en employant des silicates comme ciments. Ces silicates ont une composition différente de ceux qui entrent dans les mortiers : tantôt ils sont liquides et alors on opère par voie humide ; tantôt ils sont fondus et préparés par voie sèche.

Matériaux silicates par voie humide.

M. Kuhlmann (n° 2377). — On doit à M. Kuhlmann la découverte d’un procédé très-ingénieux qui a fixé d’une manière toute particulière l’attention de la classe des Constructions Civiles : ce procédé est celui de la silicatisation des pierres.

Le professeur Fuchs, de Munich, avait eu l’idée de se servir du silicate de potasse ou du verre soluble ( wasser glass) , pour conserver les tissus et pour les rendre incombustibles. Mettant ces recherches à profit, M. Kuhlmann essaya d’employer le silicate de potasse à la silicatisation des pierres.

Lorsqu’on met une pierre en contact avec une dissolution, elle en absorbe rapidement une certaine quantité, et le liquide pénètre de la manière la plus intime dans les pores de la pierre jusqu’à ce quelle soit arrivée à une sorte de saturation.

Dès 1841, M. Kuhlmann constata qu’un calcaire trèsfriable comme la craie, étant immergé dans une dissolution de silicate de potasse , change complètement de nature : il devient peu perméable et il acquiert la consistance ainsi que la dureté du marbre. Une action chimique s’est alors opérée : une partie de la silice en dissolution dans la potasse s’est combinée avec le calcaire, tandis qu’une autre partie s’est interposée dans les pores du calcaire et s’est solidifiée. Ce fait fondamental est le point de départ des recherches sur la silicatisation des pierres ; M. Kuhlmann songea, en effet, immédiatement à l’appliquer et à le mettre

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à profit pour la conservation de la pierre. Des expériences en grand furent tentées, notamment à Munich , à Berlin, pour la silicatisation des peintures à fresques , au moyen d’arrosements siliceux. En Angleterre, on employa le silicate de potasse au durcissement des calcaires et à la préparation des pierres artificielles.

Pour silicatiser la pierre , voici quel est , en peu de mots, le procédé suivi par M. Ruhlmann. Il prend du silicate de potasse préparé avec soin dans son usine et ayant la composition du verre soluble . Il le dissout dans deux fois son poids d’eau, ce qui donne un liquide formé de 1 partie de verre soluble et de 2 parties d’eau ; c’est ce liquide qui est livré au commerce.

Lorsqu’il s’agit de faire les peintures siliceuses qui ont été proposées par M. Kuhlmann, on peut l’employer immédiatement.

Lorsqu’on veut l’appliquer à la silicatisation de la pierre , il est convenable de l’étendre encore de 2 à 3 parties d’eau. On imbibe la pierre avec la liqueur convenablement étendue, et l’on emploie pour cela des pinceaux, des brosses, des arrosoirs, des pompes. On a soin, d’ailleurs, de faire agir alternativement la dissolution siliceuse et l’air ; en outre , tant que la pierre refuse d’absorber de nouvelles quantités de silicate, on lave sa surface avec de l’eau, afin d’éviter la formation d’un vernis siliceux. Cette dernière précaution est de la plus haute importance, si l’on veut que la pierre conserve son aspect mat, comme cela doit être dans les statues, et en général dans les sculptures.

Le prix actuel du verre soluble est de 85 francs le quintal métrique pris à Lille. Le prix du liquide à 1/3 de verre soluble est de 30 francs. Il résulte de ces prix du silicate de potasse, que la dépense pour silicatiser 1 mètre cube de pierre , varie de 1 franc à 1 fr. 25 cent. , suivant la nature de la pierre, sa porosité et la quantité de liquide quelle absorbe.

Dans ces derniers temps le procédé de M. Kuhlmann

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a été employé à la conservation de plusieurs de nos monuments et il a donné des résultats satisfaisants. Ainsi on l’a employé à Versailles , à Fontainebleau, à la cathédrale de Chartres, à l’hôtel de ville de Lyon et à Notre-Dame de Paris. En ce moment même on s’en sert pour conserver les statues qui décorent le nouveau Louvre. Des certificats de MM. Lassas, Lefuel, Violet-Leduc et d’autres architectes constatent, que la silicatisation de la pierre a donné les meilleurs résultats, et il est probable qu’elle est appelée à rendre de grands services dans les constructions.

— Il résulte d’ailleurs de recherches récentes et encore inédites de M. Kuhlmann, que la silicatisation de la pierre se lie d’une manière intime à la solidification des chaux hydrauliques et des ciments.

Observons en elFet que quand le silicate de potasse est mis au contact du plâtre, une double décomposition s’opère immédiatement : il se forme du sulfate de potasse et du silicate de chaux. Mais il en est autrement quand du silicate de potasse est mis en contact avec de la craie ou avec une pierre calcaire ; car alors la silice est absorbée, tandis que la potasse devient libre. La silice, absorbée forme lentement avec le carbonate de chaux une combinaison intime qui est un silico-carbonate de chaux.

Dans les mortiers même fort anciens, le carbonate de chaux reste associé à de la chaux hydratée : lorsqu’on silicatise ces mortiers, la silice se substitue à l’eau de l’hydrate. De même si l’on opère sur de la chaux délitée, la silice se substitue à l’eau de l’hydrate de chaux et donne un silicate qui en présence de l’air et d’un excès de chaux produit un silico-carbonate.

M. Kuhlmann signale un fait important au point de vue théorique, c’est que le silicate de chaux, obtenu artificiellement avec excès de silicate de potasse ou de soude, quoique bien lavé et dégagé d’alcali libre, attire encore l’acide carbonique pour former un silico-carbonate. -

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Enfin lorsque dans l’une des applications de la silicatisation, on arrose les peintures à fresques fixées sur un fond de chaux grasse, on ne fait encore que produire artificiellement de la chaux hydraulique ou du silico-carbonate.

Ces considérations, que M. Kuhlmann n’a pas encore publiées, jettent un grand jour sur la théorie des chaux hydrauliques ; elles établissent de plus une admirable connexité entre les chaux et les ciments hydrauliques et aussi entre les produits de la silicatisation des mortiers et des pierres calcaires.

La XIVe Classe a pensé qu’il convenait de désigner d’une manière spéciale à l’attention des constructeurs , l’ingénieux procédé de M. Kuhlmann, pour lequel elle eût proposé une haute récompense, si M. Kuhlmann ne faisait luimême partie du Jury International.

Matériaux silicates par voie sèche.

Dans le procédé de M. Kuhlmann les matériaux de construction sont silicatés par voie humide ; dans les procédés desquels nous allons parler maintenant, ils sont au contraire silicatés par voie sèche.

MM. Ransome et Parsons à Ipswich (Angleterre) ont inventé un procédé qui a de f analogie avec celui de M. Kuhlmann. Ils se servent, en effet, du silicate de potasse avec lequel ils fabriquent par voie sèche des pierres artificielles.

— L’idée d’employer la chaleur pour agglutiner les matériaux de construction, est d’ailleurs extrêmement ancienne et même antérieure à la découverte des propriétés de la chaux. Dans plusieurs parties de la France, notamment en Bretagne et en Alsace, on trouve en effet des débris de constructions qui remontent aux Celtes et qui sont formées de roches agglutinées par la chaleur L A une époque trèsreculée , les premiers habitants de notre pays ont donc bâti des murailles en pierre sèche avec des roches facilement fusibles, quelquefois même avec des porphyres ou des

1 Constant- Prévost, Notes inédites sur le camp de réran , près St-Brieuc. — KœchUn-Sehlumberger, Bulletin de la Société industrielle de Mulhouse,

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granités; puis les chauffant à l’aide du bois provenant des forêts immenses an milieu desquelles ils vivaient , ils parvenaient à cimenter ces murailles par la vitrification et à les transformer en monolithes.

M. A. Bérard (n° 1184).

En cherchant à produire des matériaux de construction complètement inaltérables dans l’eau de mer, M. Bérard a été conduit à une idée semblable et il présentait à l’Exposition un bloc formé de silicates fondus.

Ces silicates proviennent de scories de forges ; ils sont surtout à base de fer et de chaux, ils se fabriqueraient d’ailleurs avec les roches aisément fusibles, qui seraient le plus à proximité dans la localité dans laquelle on opérerait. Leur fusion a lieu dans des fours complexes, qui ont une grille comme le four à réverbère , et qui se chargent par le haut comme le cubilot. A l’aide de ces fours, M. Bérard espère pouvoir fabriquer économiquement des blocs cubant 15 mètres.

Il n’est pas nécessaire du reste que toute la matière du bloc soit amenée à l’état de fusion : et même on économise beaucoup la dépense de combustible, en composant le bloc de fragments qui sont ensuite agglomérés par une pâte de silicate fondu. Il faut seulement que la pâte soit bien fusible et qu’elle ait une cohésion aussi grande que possible. Quant au bloc, il doit être soumis à un refroidissement gradué et très-lent, autrement il se fendillerait comme cela a lieu pour les scories des hauts fourneaux.

Les blocs de silicates fabriqués par voie sèche présenteraient des avantages incontestables pour les enrochements sous-marins ; car ils seraient inaltérables à l’eau de mer. De plus leur densité moyenne serait environ de 3 et on pourrait même l’augmenter; les vagues les déplaceraient donc moins facilement que le granité, dont la densité est 2,5, et surtout que le mortier, dont la densité est encore plus petite. D’un autre côté les frais de fabrication et de transport des blocs paraissent devoir être très-considérables; aussi le Jury a-t-il pensé qu’il était nécessaire d’attendre une

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expérience faite sur une grande échelle pour se prononcer sur l’économie et sur la valeur pratique du procédé de M. Bérard.

F. — PLATRES.

Nous allons maintenant nous occuper des matériaux artificiels qui ont pour base le plâtre. Ces matériaux sont le

plâtre, le stuc, le plâtre al une et divers plâtres composés.

Plâtre. — Lorsqu’on chauffe le gypse à une température de 120°, il abandonne l’eau qu’il contient et il devient alors l’un des matériaux de constructions les plus utiles : le plâtre.

Quelques échantillons de plâtre envoyés à l’Exposition Universelle ne nous ont rien présenté de remarquable ; ils nous offraient cependant le plâtre de Paris qui est, comme l’on sait, d’une qualité tout à fait supérieure.

À plusieurs reprises le plâtre de Paris a été l’objet de recherches ayant pour but de découvrir la cause de sa supériorité ; nous signalerons notamment celles de MM. Payen et Berthier. Nous allons faire connaître ici quelques essais entrepris sur sa composition, qui peuvent servir à éclairer cette question.

Le plâtre de Paris renferme une proportion de carbonate de chaux variable, qui s’élève jusqu’à 13 pour 100. Nous avons constaté de plus qu’il contient de la silice : cette silice se montre quelquefois à la surface des échantillons qui ont été exposés à l’air; elle présente cette particularité remarquable quelle est soluble et se dissout non-seulement dans les alcalis caustiques, mais même dans les carbonates alcalins.

Ainsi nous avons essayé le gypse du banc des Moutons à Clam art , qui est grenu, tendre, jaunâtre, et qui -donne un plâtre de bonne qualité. Ce gypse renferme 3 pour 100 de silice qui est soluble dans une dissolution de carbonate de soude. Il contient en outre 2,28 d’argile. Dans d’autres échantillons de gypse, la proportion de silice est d’ailleurs plus grande.

PLATRES.

Le gypse est comme on sait fréquemment associé avec la silice. Le plus souvent cette silice est cristallisée et à l’état de quartz dodécaédrique, ainsi qu’on l’observe dans le gypse des marnes irisées. Mais dans le gypse du terrain tertiaire de Paris, la silice est généralement amorphe ; elle renferme de plus une certaine proportion d’eau et elle se laisse facilement dissoudre dans les alcalis.

Nous avons essayé en outre une ménilite du terrain de gypse de Villejuif. Cette ménilite a une cassure très-compacte, résineuse et une couleur brun de bois ; sa forme est celle de rognons. Elle contient 7,6 d’eau, et après calcination elle devient blanche. Nous avons constaté que lorsqu’on laporphyrise et qu’on la fait bouillir avec une lessive de potasse caustique, on en dissout facilement 80 pour 100 ; en prolongeant l’opération il est visible qu’on la dissoudrait entièrement.

Lorsque la silice du terrain de gypse est à l’état de .silex nectique elle se dissout encore avec plus de facilité dans les alcalis. Le silex nectique que nous avons essayé était extrêmement léger, et il avait une couleur blanche; il provenait du calcaire lacustre des Batignolles. Sa perte au feu est seulement de 3,5. Une lessive de potasse au même degré de concentration que celle qui a servi pour la ménilite et agissant dans les mêmes circonstances, a dissous 95 pour 100 de silice; la petite quantité de silice qui restait sur le filtre était gonflée, translucide, et en prolongeant faction on l’aurait dissoute complètement.

Il résulte donc de ces essais que la silice hydratée qui est associée au terrain de gypse et de calcaire lacustre des environs de Taris, est soluble dans les alcalis et même dans les carbonates alcalins; elle est surtout facilement soluble lorsqu’elle est très-divisée et très-poreuse, comme le silex nectique.

Stuc . — On donne le nom de stuc au plâtre gâché avec de la gélatine ou de la colle forte. La scagliola des Italiens est également du stuc. Le plâtre qu’on emploie pour le stuc doit être blanc et aussi pur que possible ; on le cuit généralement d’une manière particulière, ordinairement dans

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des fours de boulanger. On peut lui donner les couleurs les plus variées en le mélangeant à des oxydes métalliques, mais il faut rejeter les couleurs végétales, car elles n’auraient pas de durée. Il est facile d’imiter les différents marbres avec le stuc et pour quelques-uns la reproduction est même assez parfaite. Les veines des marbres s’obtiennent parle mélange de couleurs avec la pâte ; les brèches s’imitent en introduisant dans la pâte des fragments de stuc colorés ; les granités et les porphyres se font comme les brèches et aussi en taillant le stuc; puis en remplissant les trous par une pâte ayant la couleur des cristaux qu’on veut représenter. Quelquefois le stuc s’applique liquide et à la brosse; dans ce cas on en superpose une vingtaine de couches sur la surface qu’on veut recouvrir.

Pour polir le stuc, on emploie le grès pilé et une molette de pierre ; il présente alors des cavités qu’on rebouche avec du stuc plus liquide ; on le passe à la pierre ponce, puis on rebouche de nouveau les cavités en répétant l’opération jusqu’à ce que la surface soit bien unie. On lui donne ensuite un poli plus parfait avec de la pierre de touche, et on relève ce poli en le frottant avec des chiffons légèrement enduits de cire.

Il est facile de comprendre que le stuc ne peut pas servir à la décoration extérieure ; mais à l’intérieur il se conserve assez bien.

La fabrication du stuc remonte à la plus haute antiquité ; car on a trouvé du stuc à Ipsamboul et dans les ruines de l’ancienne Égypte \ Elle a surtout de l’importance en France, en Angleterre, en Italie et en Allemagne; mais elle est connue de tous les peuples.

L’Exposition de 1855 n’a d’ailleurs constaté aucun progrès important fait dans cette industrie, et nous nous contenterons d’énumérer les principaux exposants.

Plâtre alunc. — On appelle plâtre alunè le plâtre qui est

1 Sir Charles Lyell : Frinciples of geology, t. III , p. 278.

PLATRES.

cuit avec de l’alun et qui en renferme environ 2 0/0. Le plâtre aluné est aussi connu sous le nom de ciment anglais. La découverte du plâtre aluné remonte seulement à quelques années; elle est due à M. Savoye, commissaire du classement à l’Exposition Universelle.

Cette industrie a commencé à se répandre, mais elle est loin d’avoir acquis en France et à l’étranger le développement dont elle serait susceptible. Cependant le plâtre aluné est bien supérieur au plâtre ordinaire et au stuc ; car il ne s’évente pas en vieillissant; sa prise est très-lente, en sorte qu’on peut le travailler sans aucune perte; de plus, il supporte le mélange avec 1 ou même 2 parties de sable ; enfin il acquiert la dureté et la résistance de la pierre calcaire. Il est vrai que son prix est resté fort élevé, puisqu’il est de 22 fr. par quintal métrique, c’est-à-dire quadruple de celui du stuc ordinaire : c’est sans doute à cette circonstance qu’il faut attribuer le peu de développement que cette industrie a reçu jusqu’à présent.