DD SABLE ET DES AIIENES

On a classé les sables relativement è leurs parties constituantes : ainsi il y a des sables siliceux, granitiques, calcaires, etc.; quelques uns proviennent de la décomposition lente des roches de même nature. Quelquefois ils sont mêles , et il arrive souvent qu’ils contiennent diverses substances métalliques , et principalement du fer. Les différentes révolutions que notre globe a subies ont donné lieu à des dépôts considérables de sable dans des endroits où il n’y a plus de nos jours aucun cours d’eau, et même à de grandes hauteurs; sur certaines côtes on trouve des amas de sable auxquels on a donné le nom de dunes; ils ont été amoncelés par les vents. Les rivières charrient beaucoup de sable, et leurs rives en sont quelquefois couvertes. Les sables sont souvent mêlés de terre végétale. Dans ce cas ils ne sont point propres à faire du mortier : pour qu’ils soient bons à cet usage , il faut qu’ils ne contiennent point ou très peu de terre. En parlant des mortiers à l’air, j’indiquerai un moyen bien simple que j’ai but employer il y a plusieurs années pour débarrasser le sable de la terre qu’il contient.

Les constructeurs distinguent les sables en sable de rivière , de mer , et de carrière ou de mine. Ce dernier se trouve dans les grands dépôts dont j’ai parlé ci-dessus ; on lui donne aussi le nom de sable fossile ; il a généralement un grain plus anguleux que celui de rivière et de mer. Du reste tous ces sables contiennent les mêmes éléments. Les sables siliceux et granitiques ou ceux mêlés de ces deux substances sont les plus communs; les sables calcaires sont les plus rares.

Vitruve , et d’autres après lui , ont pensé que le sable fossile était le meilleur pour faire le mortier. Bélidor a pensé au contraire que le sable de rivière était préférable. M. Rondelet a fait en dernier lieu des expériences qui paraissent établir que le sable de mine ou fossile est préférable à celui de rivière.

Je me proposais d’examiner si effectivement il y a un grande différence à composer les mortiers avec tel sable plutôt qu’avec tel autre; mais j’ai quitté Strasbourg avant d’avoir pu m’occuper de cet objet. Cependant quelques faits dont je parlerai à l’occasion des mortiers à l’air me portent à croire que la divergence d’opinion sur

ao

les sables que l’on doit regarder comme les meilleurs provient de ce que l’on a employé pour faire les expériences des sables plus ou moins terreux cl plus ou moins fins. Les expériences citées à la page i 4 a font voir que de la terre mêlée au sable nuit beaucoup à la qualité des mortiers. Or les auteurs dont j’ai parlé ne disent point si , avant de faire leurs expériences sur les sables fossiles et sur les sables de rivière , ils ont eu soin de les bien laver tous les deux. S’ils ne l'ont point fait , la prééminence qu’ils ont trouvée à tel sable sur tel autre peut tenir d’une part à ce que celui qui a donné le meilleur résultat était le moins terreux , et de l’autre au degré de finesse des sables employés. J’ai trouvé ces résultats avec les sables granitiques, mais il resterait à savoir s’ils seraient les mêmes avec tous les sables. Cette question est importante, et aurait besoin d’être examinée avec soin.

On vient de découvrir une espèce de sable fossile qui est bien remarquable ; la ronnaissance de cette substance singulière est due à M. Girard de Caudemberg, ingénieur des ponts et chaussées. Cet ingénieur a publié sur cet objet , en 1837, une notice très intéressante et qui ne peut pas manquer d’avoir de grands résultats. Je vais rapporter succinctement les principaux faits contenus dans cette notice, et j’y ajouterai quelques observations qui ont été faites depuis.

« Il existe, dit M. Girard, dans la vallée de l’isle , des sables fossiles dont la « couleur varie du rouge-brun au rouge-jaunàtre et même au jaune d’ocre. On « leur donne le nom d’arènes (t), que nous leur conserverons dans cette notice pour « les distinguer du sable ordinaire. Ces sables sont employés souvent seuLs comme « mortiers dans les murs des clôtures et des maisons , et comme ils ont la propriété « de faire pâte avec l’eau, et qu’ils subissent d’ailleurs moins de retrait que l’argile , o ils sont très propres à ce genre de construction : ils représentent alors une espèce « de pisé , qui acquiert de la dureté et résiste aux intempéries. Mais les proprié- « taires des moulins situés sur la rivière de l’Isle , dans le département de la Gironde, u ont découvert par hasard aux arènes une propriété bien plus importante et digne u d’une sérieuse attention; ils les emploient, avec les chaux ordinaires plus ou moins « grasses , à former des mortiers qui font corps sous l’eau et qui acquièrent ensuite « une assez grande dureté. »

M. Girard ditqu’à défaut de chaux hydrauliques, ila fait exéculerplusicursécluse.s avec du mortier composé de chaux commune et de ces arènes. Il annonce qu’il a obtenu de très bons résultats , et que l’année suivante il a fallu employer le pic pour entamer le béton qu’il avait fait avec celte arène.

L’examen des arènes a appris à M. Girard qu’elles étaient toutes formées de sable

( 1 ) Il paraît que le mol arène était conon de plusieurs constructeurs, car M. Sganrin dit , page a5 , en parlant des sables ï a On appelle arène ceux dont les parties sont plus atténuées et plus • régulières. » Mais voilà tout ce qu’il en dit.

et d’argile en diverses proportions. Il a fait, au moyen du lavage et de la décantation , la séparation de l’argile et du sable : dans huit espèces d’arènes , il a trouvé que les proportions de l’argile variaient de 10 à 70 pour cent. 11 a reconnu que les arènes qui étaient maigres n’étaient hydrauliques qu’à un degré très faible. Le sable des arènes est tantôt gros et tantôt fin ; quelquefois il est calcaire , mais le plus souvent il est siliceux ou mêlé. Il y a des arènes qui sont rouges , d'autres sont brunes, jaunes , et quelquefois blanches.

On trouve généralement les arènes au sommet des coteaux qui forment le bassin des rivières ou des ruisseaux ; on les trouve rarement dans les vallées. Les bancs d’arènes sont superposés à des masses de tuf argileux ou à des roches calcaires ; ils ont tous les caractères d’un dépôt alluvionnaire. Souvent les bancs sont séparés par des galets. On remarque d’ailleurs des cailloux roulés qui sont disséminés çà cl là dans toute la masse. 11 y a de ces bancs qui ont plus de quinze mèlres d’épaisseur. M. Girard dit qu’il lui a paru que les environs de Bordeaux, les vallées de l’Aube et de la Seine supérieure en contenaient beaucoup, et qu’il en existe dans une multitude d’endroits.

M. Girard a eu occasion de reconnaître que les arènes ont été employées dans plusieurs constructions anciennes , et il cite entre autres les épais revêtements d’un reste de fortification à Mucidan (Dordogne) , qui datent de plusieurs siècles , et il parait que des constructions très anciennes à ftimes ont été faites avec des arènes.

M. Girard dit qu’il s’est assuré par des expériences qu’en conservant sous l’eau , pendant une année, des mortiers dosés également d’arène énergique crue et de même arène torréfiée , il n’y avait point de différence appréciable dans leur consistance , mais que la torréfaction des arènes avait l’avantage de hâter d’une manière remarquable le moment où la prise des bétons est consommée.

MM. Avril et Paycn ont découvert à peu près à la même époque, en Bretagne , des propriétés pouzzolaniques à un degré assez faible, il est vrai , dans les granwaehs et dans les granits décomposés. Ils ont remarqué en outre que ces pouzzolanes naturelles acquéraient un nouveau degré d’énergie par une légère calcination.

M. le capitaine du génie Leblanc , employé à Péronne , a adressé , le 3 o novembre 1827, un mémoire intéressant sur les arènes qui’sc trouvent en grande quantité dans les environs de cette place. Je vais rapporter textuellement le commencement de ce mémoire. « Dans les nombreuses démolitions faites en iâa 5 et surtout en « 1 826 pour mettre en 'état la couronne de Paris, on avait remarqué que les mortiers a anciens ( ils avaient de 1 5 o à 600 ans) étaient généralement très durs. On remar- « qua surtout, lors.de la démolition des piles du pont 41 , qui se trouvaient dans a un sable bouillant au-dessous de toutes les eaux du pays , que le mortier était « encore plus dur que partout ailleurs. A ces faits il ne se présenta qu’une exception « lors de la démolition de l’escarpe 33 à la fin de 18:16. Le mortier de cette rnaçona ncrie était encore mou. En examinant les différents mortiers qui étaient bien

a durs, on voyait que le sable qui entrait dans leur composition était d’un grain « très fin; qu’à l’aspect enfin ces mortiers paraissaient faits avec le sable du pays, « rejeté par tous les devis comme terreux. (Ce sable est employé dans toutes les « constructions bourgeoises. ) Une autre considération portait à penser qu’on avait « dû employer du sable du pays : car ces maçonneries paraissaient presque toutes a fort mal soignées; le mortier, mal broyé présentait partout des morceaux de a chaux de la grosseur d’une noisette , non mêlée avec le sable et encore molle , a quoique tout le mortier qui l’environnait fût entièrement dur. Il était présu- « niable qu’en mettant si peu de soin dans toutes les parties dn travail , on n’en « avait pas mis davantage dans le choix du sable ; qu’on avait pris celui qui se « trouvait le plus à portée , c’est-à dire le sable terreux du pays. Nous avons dit « qu’on avait trouvé le mortier de l’escarpe 33 encore mou après plus de aoo ans : « en l’examinant il avait l’air très maigre ; et , quoique le sable parût être du sable « du pays , ce mortier ne paraissait pas être le même que les autres; toutefois cet « exemple suspendit alors les conclusions qu’on avait déjà tirées sur l’emploi avan- « tageux des sables de Péronne. »

L’auteur annonce que , dès l’ouverture des travaux de 1817, il fit six cubes de mortiers, dont trois étaient composés du sable qu’on recommandait dans le devis, et les trois autres du sable argileux dont les bonnes maçonneries paraissaient avoir été faites. Deux cubes de chaque espèce de ces mortiers furent laissés à l’air, deux autres furent mis dans de la terre humide, et enfin les deux autres furent mis dans l’eau.

Ce fut sur ces entrefaites, dit M. le capitaine Le Blanc, que parut la notice de M. Gérard sur les arènes. Ce qui est dit dans celte notice fit connaître que le sable argileux des environs de Péronne était de la véritable arène. Les mortiers qui furent faits avec de la chaux commune et cette arène ont durci complètement dans l’eau au bout d’un mois , au point de ne plus recevoir aucune impression lorsqu’on les pressait fortement avec le pouce. On a fait en même temps du mortier avec la même chaux et du sable dont on se servait habituellement et qui était recommandé par le devis : au bout de plusieurs mois, ce mortier est reste entièrement mou. En faisant chauffer l’arène, M. Le Blanc a reconnu que le durcissement avait lieu beaucoup plus promptement, car les mortiers faits avec l’arène crue ont mis un mois à durcir, tandis que ceux qui ont été faits avec l’arène cuite ont durci dans huit ou dix jours. Cet officier a entrepris des expériences pour déterminer le degré de calcination qu’il convient de leur faire subir, pour obtenir le durcissement le plus prompt et pour connaître si l’effet de la calcination est d’augmenter d’une manière sensible la résistance des mortiers ; mais-ces expériences ne sont point encore terminées. Dans tous les cas, la découverte des arènes aux environs de Péronne est d’un grand avantage pour les travaux que l’on exécute dans cette place. Les maçonneries à l’air pourront être exécutées avec les arènes crues , et si , effectivement ,

leur calcination augmente la promptitude du durcissement , en mime temps que la solidité des mortiers , on pourra leur faire subir cette opération pour les constructions que l’on aura à exécuter dans l’eau.

L’arène des cnvironsidc Péronnc sc trouve , comme celle de b vallée de l’Isle, au sommet des cott-aux qui bordent la vallée de la Somme , et elle est superposée à une masse calcaire. Vers ie bas des berges, l’arène est mêlée de sable fin , de sable moyen, et quelquefois de gros grains. Ce n’est que vers le haut des coteaux que l’on rencontre l’arène entièrement composée de sable très fin. Les habitants la nomment de l’argile. On en rencontre aussi sur des hauteurs assez élevées. M. Le Blanc dit que celles qui ne contiennent que du sable très fin sont moins hydrauliques que celles qui sont un peu plus bas et qui contiennent du sable fin mélaugé avec du moyen . que, dans les endroits où le sol monte d’abord doucement en quittant b rivière , les bancs de sable sont toujours mêlés et quelquefois séparés par des cailloux roulés ou brisés , ce qui est encore un point de resscmbbncc avec les arènes de 1a vallée de l’isle dont a parlé M. Girard. La couleur de cette arène est rougeâtre , mais sale, ressemblant assez à du bistre ; elle a l’apparence d’une terre ocreuse.

Le capitaine Le Blanc ajoute que , depuis b découverte des arènes de Péronne , on en a trouvé à Bapaume, & Douai, sur b route de fiethune à Arras, et que cette substance parait très commune dans b vallée de b Somme et dans 1a Fbndrc. A Bapaume, les ouvriers du pays savaient depuis long-temps que cette argile était hydraulique; les meuniers des environs en font depuis long-temps des travaux dans l'eau , et les résultats qu’on en a obtenus sont très bons. Au mois de juillet dernier, le capitaine Le Bbnc m’a annoncé qu’on venait de trouver, aux environs de Ham , une arène qu’on annonçait être plus hydraulique que celle de Péronne , et que , depuis bien long-temps, on l’employait aux travaux des fortifications du château.

Je me suis procuré de l’arène de Ham ; on m’en a envoyé de deux espèces : l’une est jaune et l’autre verdâtre. On voit de suite que ce sont des argiles. Je me suis assuré qu’elles ne contiennent point de chaux. J’ai fait deux mortiers avec ces deux espèces d’arènes, en prenant une partie de chaux en pâte contre deux parties de ces arènes , et je les ai plongés sous l’eau. J’ai fait un mortier scmbbble avec de b pouzzolane. Le mortier avec b pouzzolane a durci complètement dans six jours ; les deux mortiers avec les arènes n’avaient pas encore acquis un durcissement complet au bout de trois mois. Ces expériences ont été faites dans le mois de décembre dernier. Cette circonstance a sans doute retardé le durcissement; mais ces mortiers étant placés dans une chambre où b température était d’environ dix degrés, j’ai été étonné de b lenteur du durcissement.

J’ai fait calciner une portion de l’arène verdâtre en b tenant â un rouge tendre dans un creuset pendant une demi-heure , ensuite pendant une heure , et enfin pendant deux heures. J’ai fait trois mortiers semblables aux précédents avec cette arène

calcinée à ces trois degrés. Les deux mortiers d’arène calcinée pendant une demiheure et une heure ont durci au bout d’un mois. Celui fait avec l’arène calcinée pendant deux heures a demandé près de deux mois avant d’acquérir la même dureté. J’ai été surpris que ^l’arène que j’ai calcinée n’ait pas fait durcir le mortier plus promptement; il est vrai qu’elle n’a point été chauffée à un courant d’air. 11 serait important de faire beaucoup d’expériences sur différentes arènes crues et calcinées â divers degrés, afin de connaître la promptitude du durcissement des mortiers qu’on en ferait , et leur ténacité, tant pour ceux plongés dans l’eau que pour ceux laissés à l’air.

On m’a adressé deux échantillons de mortiers tirés dn château de Ham : l’un de ces mortiers a été fait en 1601 et l’antre en 180a ; ils ont tous les deux une fort bonne consistance. Cependant j’ai trouvé qu’ils ne présentaient pas le même degré de dureté que les mortiers faits avec le trass ou des ciments hydrauliques ; mais leur emploi n’en est pas moins un bien grand avantage pour les constructions dans l’eau et pour celles à l’air, attendu la grande économie qu’ils présentent. Dans les lieux où l’on trouvera de bonnes arènes à proximité , on devra toujours les employer , sauf à les mêler avec des ciments hydrauliques dans les cas où l’on aurait besoin (l’un prompt durcissement , et pour les chapes des voûtes , etc.

J’ai eu occasion de rencontrer, il y a peu de temps, entre le parc de Versailles et Saint-Cyr, un monticule de sable argileux qui m’a paru avoir la même apparence que celui de ilam ; il y en a de jaune et de rouge ; ces couleurs sont bien séparées. J’ai fait avec ces deux sables argileux deux mortiers composes d’une partie de chaux grasse et de deux de ces sables; je les ai ensuite placés sous l’eau. Je 11’ai point obtenu de durcissement au bout de quatre mois , mais on sentait au toucher que ces mortiers prenaient une sorte de consistance.

A Paris , on construit les maisons avec du piètre , mais les caves sont faites en maçonnerie de mortier. J'ai eu occasion d’observer dernièrement que plusieurs de ces mortiers étaient faits avec un sable argileux qui m’a paru être une espèce d’arène; il y en avait de jaune et de verdâtre comme celle de Ham ; elles contiennent un peu de chaux. J’ai appris qu’on tirait ce sable des environs de l’ancien jardin de Tivoli , et il parait qu’il y a long-temps qu’on l’emploie à Paris pour la confection des mortiers. J’ai fait deux mortiers avec ces deux sables argileux , en employant un dosage semblable à celui dont je nie suis servi pour le sable de Saint-Cyr, et je les ai placés sous l’eau. J’ai obtenu un résultat semblable è celui que j’avais eu avec le sable argileux de Saint-Cyr. On voit, d’après ce que je viens de dire, que ces sables argileux sont des arènes peu énergiques : elles ne me paraissent point propres aux mortiers qui doivent être placés dans l’eau ; mais le degré d’hydraulicité qu’elles ont , tout faible qu’il est , doit les rendre propres à faire à l’air des mortiers beaucoup meilleurs que si l’on employait du sable ordinaire. D’après ce que je viens de dire , il me parait probable qu’il existe plusieurs bancs d’arènes dans

les environs de la capitale , et il est possible qu’on en trouve de plus énergiques que celles dont j’ai fait l’essai : il serait donc important de faire des recherches pour reconnaître ces diverses arènes en suivant le procédé que j’ai indiqué à la page 134 pour les ciments.

Si l’on mêlait de l’argile avec de la chaux grasse , le mortier qui en résulterait ne prendrait aucune consistance dans l’eau. Il faut que ces argiles aient été plus ou moins calcinées pour qu’elles deviennent hydrauliques. M. Girard parait porté à penser que les arènes ont subi l’action du feu , et quelles ont peut-être une origine volcanique ; mais cette seconde assertion ne me parait pas être une conséquence nécessaire de la première : tout ce que l’on peut affirmer , c’est que les arènes sont des argiles qui ont subi l'action du feu. D’un autre côté, les cailloux roulés et les galets qu’on trouve dans quelques unes prouvent également que ce sont des dépôts d’alluvion. Il est difficile de rencontrer des faits importants sans chercher à les expliquer , au risque de se tromper.

L’aplatissement des pôles et le renflement de l’équateur démontrent que notre globe a été dans un état de mollesse. Parmi les naturalistes, les uns soutiennent que la terre a été primitivement dans un état de fusion : on leur donne le nom de vu Icanietes. Les autres prétendent que l’état de mollesse de la terre a été un effet des eaux : on les nomme neplunisles. L’opinion des vulcanisiez est très ancienne , et a long-temps prévalu: mais le grand nombre de coquilles, de débris d’animaux marins et d’autres objets que l’on rencontre sur des points très élevés, ont fait succéder l’hypothèse des neplunisles à celle des vulcanisles. Plus tard, de nouvelles observations , et entre autres la grande chaleur de certaines eaux thermales , celle que l’on éprouve au fond des mines qui ont une grande profondeur, la formation subite de quelques îles qui ont été soulevées du fond des mers, et plusieurs autres faits, ont fait revenir à l’opinion ancienne, que notre globle a été primitivement à l’état d’incandescence ; il y a même aujourd’hui plusieurs savants qui pensent que la terre u’est refroidie qu’à sa surface , quelle est encore à l’état d’incandescence dans son intérieur, et que les volcans communiquent avec ce vaste foyer de chaleur. Au reste, quelle que soit l’opinion que l’on adopte surl’état primitif du globe, on ne peut méconnaître qu’il a subi plusieurs modifications successives par l’effet du feu et par celui des eaux. L’hypothèse que notre globe a été primitivement à l’état d’incandescence, et que plus tard il a subi des révolutions par l’effet des eaux, est celle qui me paraît satisfaire le mieux les différents faits observés jusqu’à ce jour. La présence des arènes sur une étendue considérable de la France , dans les lieux où l’on ne rencontre point de traces d’anciens volcans , est une circonstance importante pour les naturalistes. Il est curieux de voir l’étude des mortiers hydrauliques fournir de nouveaux arguments en faveur de l’opinion des vulcanisles ; mais, ainsi qu’on l’a observé souvent , toutes les sciences se touchent.

Les expériences que je rapporterai dans la seconde section sur les mortiers laissés à l’air, et faits avec les chaux grasses et du sable, feront voir combien il est important de faire des recherches pour se procurer de bonnes arènes dans les environs de nos places fortes , attendu que c’est un moyen de confectionner de bons mortiers à très bon marché ; c’est même le seul moyen dans les pays où il n’existe point de chaux hydrauliques naturelles.