II. - MORTIERS ET CIMENTS

Mes recherches sur ce sujet, publiées dans une série de Notes insérées aux Comptes rendus, ont été résumées dans ma Thèse de doctorat, qui a été reproduite dans les Annales des Mines, 8' série, t. XI, p. 345 .

Le durcissement des mortiers est un phénomène essentiellement chimique. Cefait a été établi pour le plâtre parles recherches de Lavoisier; le durcissement est le résultat de l’hydratation de la pierre â plâtre auquel on a enlevé son eau par une cuisson préalable. Vicat a montré que les propriétés hydrauliques des chaux et ciments se rattachaient à l’action de l’eau sur les silicates et aluminates de chaux. Depuis ces premières études, nos connaissances théoriques sur ce sujet étaient restées complètement stationnaires, malgré les efforts de savants distingués. On n’était pas arrivé à préciser la nature exacte des réactions chimiques qui se produisent dans les mortiers; on n’avait pas cherché à expliquer le phénomène de cristallisation que Lavoisier avaitreconnu dans l’hydratation du plâtre; enfin on se contentait d’expliquer le durcissement par l’enchevêtrement des cristaux formés ; explication tout à fait insuffisante, car un précipité chimique cristallin qui présente le maximum d’enchevêtrement possible ne possède aucune dureté.

J’ai étudié le durcissement des mortiers à ces trois points de vue, chimique, physique, mécanique, etj’ai établi les principes généraux qui régissent ces phénomènes.

Étude chimique du durcissement des mcrtiers.

Plâtre. — On admettait depuis Lavoisier que le plâtre cuit était du sulfate de chaux anhydre. La présence constante d’eau indiquée par l’analyse était attribuée à un défaut de cuisson, à la présence d’une certaine quantité de gypse non déshydraté. J’ai montré (') qu’en réalité le plâtre était constitué par un hydrate intermédiaire du sulfate de

SOSCaO,o,5IIO,

de composition chimique identique à celle des incrustations des chaudières marines. J’ai caractérisé l’existence de ce produit comme espèce chimique, déliniepar les conditions de température dans lesquelles il se produit et se décompose.

J’ai été amené, dans ces recherches, à reconnaître l’existence d’une température de décomposition distincte de la température de dissociation. Depuis la découverte de la dissociation par H. Sainte-Claire Deville, on admettait que la température de cuisson d’un corps décomposable par la chaleur était celle pour laquelle sa tension de dissociation était égale à la pression atmosphérique. En réalité, à cette température, la vitesse de décomposition est, en général, infiniment petite; il faut la dépasser notablement pour atteindre une vitesse finie, et, plus le chauffage sera rapide, plus la température de décomposition sera élevée.Mais, pratiquement,celte variation delà température de décomposition ne peut varier qu’entre des limites très resserrées. La vitesse de réaction croissant suivant une fonction exponentielle de la température, il suffit d’une très faible élévation de température pour passer d’une vitesse insignifiante à une vitesse supérieure à celle qui peut être réalisée dans l’échauffement, en raison du temps nécessaire a la pénétration de la chaleur dans la masse par conductibilité. C’est ainsi

qu’en opérant sur i*' de gypse et le déshydratant par un chauffage rapide en quelques secondes, j’ai trouvé une température de décomposition de i35°, tandis que, dans des expériences faites aux usines d’Argenteuil sur une centaine de kilos de pierre à plâtre, on a trouvé 125“, ce qui fait seulement un écart de io“ pour des conditions extrêmes de rapidité d’échauffement.

L’hydrate intermédiaire SO“,CaO,o,5HO n’achève de perdre son eau qu’à une seconde température de décomposition plus élevée et voisine de i65“. Cet écart suffit pour caractériser comme hydrate défini le plâtre ordinaire. Cette température de décomposition est d’ailleurs la même pour les incrustations des chaudières marines qui sont parfaitement cristallisées et présentent la même composition.

Ciments et chaux hydrauliques. — Vicat avait reconnu que le silicate de chaux était l’élément actif du durcissement des produits hydrauliques et que les aluminates de chaux ne jouaient qu’un rôle secondaire; mais toutes les tentatives faites depuis Vicat pour reproduire synthétiquement ce silicate hydraulique avaient échoué. Reprenant l’étude des silicates de chaux, j’ai montré qu’il en existe trois constituant des espèces chimiques définies distinctes.

Le silicate monohasique ou wollastonite SiO“,CaO se conserve totalement inaltéré au contact de l’eau; il ne joue aucun rôle dans le durcissement. C’est d’ailleurs un composé connu et étudié depuis long-

Le silicate dicalcique SiO“,2CaO est encore inactif, mais je lui ai reconnu des propriétés intéressantes qui méritent d’être signalées. Préparé par fusion des éléments en proportion voulue, il se présente après solidification sous forme d’une masse solide extrêmement dure, qui, parle fait du simple refroidissement lent ou rapide, dans l’air sec ou humide, se désagrège complètement en donnant une poudre blanche et impalpable comme de la farine. Cette désagrégation est le résultat d’une transformation dimorphique, analogue à celle qui produit le même résultat dans le sulfate double de cuivre et de potasse, et aussi, quoique d’une façon moins marquée, dans le sulfate de potasse et la litharge. Un changement brusque de volume explique cette désagrégation d’une matière qui présente de nombreux clivages, comme le montre

l’examen microscopique de la poudre. Cette pulvérisation, qui s’observe dans les laitiers des hauts fourneaux et accidentellement dans les ciments mal dosés, est l’indice certain de la présence du silicate dicalcique.

Enfin j’ai reconnu (‘) l’existence d’un silicate tricalcique Si0^3Ca0, niais on ne peut l’obtenir directement par fusion des éléments dans les proportions convenables. On n’obtient dans ces conditions qu’un mélange de silicate dicalcique et de chaux vive. Le premier de ces corps se reconnaît à la pulvérisation au refroidissement, le deuxième à l’élévation de température produite par l’action de l’eau qui se combine immédiatement à la chaux libre. La température nécessaire pour la fusion de ce mélange est d’ailleurs voisine de celle de la fusion du platine, c’est-à-dire bien supérieure à celle qui est réalisée industriellement dans les fours à ciments.

J’ai réussi à préparer ce silicate (^) en partant d’un composé que j’avais obtenu en cherchant à faire cristalliser le silicate dicalcique à basse température, le chlorosilicate

SiOS2CaO,CaCl.

Ce composé, traité par la vapeur d'eau au rouge sombre, perd tout son chlore en donnant une matière blanche qui ne se désagrège pas par refroidissement et ne s’échauffe pas au contact de l’eau, mais en revanche durcit à la longue. C’est donc bien une matière hydraulique que j’avais réalisée synthétiquement et elle est constituée par un silicate de chaux distinct des deux précédents.

Étudiant ensuite les ferrites et aluminates de chaux, j’ai reconnu que les premiers de ces corps s’éteignent au contact de l’eau comme la chaux vive; les seconds, au contraire, font rapidement prise au contact de l’eau, et sont la cause de la plus ou moins grande rapidité de prise des ciments. J’ai reconnu l’existence de trois aluminates de chaux définis AP 0=, CaO, AP OL 2Ca O et AP O», 3 CaO. Le premier et le troisième sont cubiques. Le second cristallise dans le système orthorhombique et possède une double réfraction énergique.

2Si0'‘(Al'“0“,Fe"0>), 3CaO. Ils en possèdent en toutcas les propriétés chimiques.

Une autre partie de l’alumine est à l’état d alummate de chaux et concourt à augmenter la rapidité de prise du ciment, sinon sous durcissement délinitif. On reconnaît l’existence des aluminates par l’action de l’eau en grand excès qui dissout une certaine quantité d’aluminate de chaux. Les proportions relatives d’aluminate et de silico-aluminate varient avec la quantité de chaux contenue dans le mélange; le silicoaluminate augmente à mesure que la proportion de chaux diminue. Quand la proportion de chaux devient trop faible, on voit apparaître le silicate dicalcique qui se reconnaît aisément sur les plaques minces à son opacité, résultat des fentes qui le traversent en tous sens.

La connais.sance des composés qui existent dans les ciments cuits ou hydratés m’a permis de déterminer la réaction qui amène leur durcissement. La plus importante, qui résulte de l’action de l'eau sur le silicate tribasique de chaux, peut s’écrire

Si O', 3 Ca O-t-Aq = Si 0«, Ca 0,2,5 HO-t -2 Ca O, HO.

La mise en liberté de la chaux hydratée peut être démontrée par l’étude optique do plaques minces de ciments. On reconnaît au travers de la masse de grandes lamelles hexagonales qui possèdent la double réfraction énergique de l’hydrate de chaux et la composition chimique correspondante. Aucun procédé semblable ne peut démontrer l’existence du silicate hydraté, mais on peut caractériser sa présence en lavant le ciment avec des quantités croissantes d’eau. On arrive à une teneur fixe en chaux qui correspond à celle de décomposition de ce silicate. L’exactitude de cette réaction peut encore être démontrée par de puissantes raisons d’analogie tirées de l’étude des sels de baryte(').

J’ai reconnu qu’en présence de l’eau il ne se forme qu’un seul silicate de baryte qui s’obtient en gros cristaux et dont la composition est SiOSBaO,6HO.

Le silicate dibarytique anhydre fait prise au contact de l’eau en donnant une masse complètement cristallisée dans laquelle on reconnaît.

sans aucun doute possible et par l’examen optique et par les lavages à l’eau, le silicate hydraté et l’hydrate de baryte

SiO’,2BaO-t-Aq = SiO»,BaO,6HO + BaOAq,

La réaction est donc semblable à celle des sels de chaux, à cette dififérence près, que le silicate dicalcique n’est pas altéré par l’eau et que le silicate tricalcique l’est seul.

Pour i’aluminate de chaux, si l’on admet la formule à trois équivalents de chaux, la réaction de l’eau donne lieu à une simple combinaison par addition

Al=0“,3CaO-(-i2HO = APO>,3CaO,iaH().

Les résultats de ces expériences de laboratoire ont reçu de la pratique une sanction complète. On sait depuis longtemps que la composition des ciments Portland ne peut varier que dans des limites extrêmement resserrées, mais l’on ne pouvait en donner la raison. J’ai pu, d’après les recherches précédentes, fixer la composition théorique d’un bon ciment Portland et je suis précisément tombé sur les résultats auxquels avait conduit la pratique. La proportion de chaux doit être comprise entre les limites correspondant à la production des composés

SiOSSLaO et APOS3CaO,

SiO*,3CaO et aSiO'APOhSCaO, ce qui conduit aux deux conditions

CaO<3(SiO*H-APO*), ' Ca0>3(Si0’-Ai«0»),

dans lesquelles les ‘quantités des corps sont exprimées en nombres équivalents.

En dehors de ces limites, la chaux en excès reste à l’état libre et ' amène par son extinction la désagrégation du mortier, ou bien le défaut de chaux amène la production du silicate dicalcique inerte qui se manifeste par la pulvérisation du ciment cuit. En fait, la composition de tous les ciments Portland est comprise entre ces deux limites, et des expériences, faites d’après mes indications aux usines de Boulognesur-Mer, ont montré que plus on se rapprochait de la première compo-

sition, meilleure était la qualité du ciment. Si industriellement on doit s’écarter un peu de cette limite, c’est à cause de l’imperfection des mélanges qui donnerait par place un excès de chaux.

Étude physique du durcissement des mortiers.

Les réactions chimiques d’hydratation ne suffisent pas à elles seules pour expliquer le durcissement, car la chaux, en s’hydratant, se désagrège au lieu de durcir. Le phenomene du durcissement est corrélatif de celui de la cristallisation, qui a été découvert par Lavoisier dans la prise du plâtre, et que j’ai retrouvé dans tous les autres mortiers.

La cristallisation des mortiers ne peut pas être expliquée par les lois habituelles de la formation des cristaux. Pour faire cristalliser une masse très grande de corps très peu .solubles au contact d’une petite quantité d’eau, il faudrait admettre une succession indéfinie de variations de température. En réalité, cette cristallisation résulte, comme je l’ai fait voir, de ce qu’un corps présente autant do coefficients de solubilité distincts que d’états chimiques difi'érents.

Un sel anhydre n’a pas la même solubilité que son hydrate, et chaque hydrate a une solubilité différente. Cela résulte des expériences de Marignac et deCoppet sur le sulfate de soude. J’ai montré qu’il en était de même pour les états dimorphes et les états de combinaison différents. L’iodure jaune et l’iodure rouge de mercure, le carbonate de chaux et le système CaO H- CO“ n’ont pas la même solubilité. De plus, l'état du corps qui présente la solubilité moindre est celui qui correspond à l'état d’équilibre stable, celui qui tend à se produire aux dépens des autres états.

Le plâtre cuit, d’après Marignac, est cinq fois plus soluble que le gypse, c’est-à-dire que sa solution est sursaturée par rapport à la solubilité du gypse. Elle pourra donc laisser cristalliser du gypse, mais alors la solution ne sera plus saturée, par rapport au plâtre, et pourra en dissoudre une nouvelle quantité qui cristallisera bientôt à l’état de gypse. On voit (') comment une quantité limitée d’eau pourra faire

cristalliser une quantité indéfinie de sulfate de chaux. Il suffit que, primitivement, ce corps soit dans un état hors d’équilibre et revienne à l’état d’équilibre par l’intermédiaire du dissolvant.

J’ai démontré expérimentalement (') la production de ces solutions sursaturées pour tous les composés qui interviennent dans les mortiers et un gr^nd nombre de corps analogues qui font prise au contact de l’eau : aluminates de chaux, silicates de baryte, oxychlorure de zinc, sulfate double de chaux et de potasse, carbonate de chaux, etc.

J’ai fait voir, de plus, que la cristallisation des précipités, dont l’importance a été signalée par M. Berthelet, doit être attribuée à la même cause. J^a précipitation rapide d’un corps p,eut donner naissance à un de ses états qui n’est pas le plus stable et se transforme ensuite lentement avec dégagement de chaleur. La cristallisation qui accompagne cette transformation resuite de la solubilité plus grande de la variété instable. J’ai fait connaître un exemple très net de cristallisation semblable, celle du précipité de silicate de baryte. Au moment de sa formation, c’est un dépôt impalpable et très volumineux. Après vingtquatre heures de séjour au contact de l’eau, il se transforme en lamelles cristallines qui peuvent avoir plusieurs millimètres de longueur. J’ai pu suivre le mécanisme de la cristallisation des précipités sur l’iodure de mercure. Ce sel, précipité de sa solution alcoolique, se présente en lamelles jaunes qui se transforment peu à peu en iodure rouge cristallisé. Au fur et à mesure que ces derniers cristaux augmentent, on voit les lamelles jaunes se redissoudre et se ronger sur les bords, accusant ainsi leur plus grande solubilité.

On sait que l’eau, en se,combinant avec des matières avides d’eau, ne produit pas toujours un durcissement; avec la chaux, par exemple, il y a au contraire désagrégation, pulvérisation, ce que l’on appelle extinction. Toutes les fois que la formation du corps hydraté n’est pas précédée de sa dissolution un effet semblable se produit. L’hydratation par l’eau en vapeur ou ne se produit pas du tout et reste limitée à une couche superficielle infiniment mince, ou, si elle se produit, elle est accompagnée d’un gouflement. C’est ainsi que le sulfate de chaux gonfle à l’air humide et durcit sous Teau sans gonfler. Cet effet est bien plus marqué

encore avec le sulfate de soude anhydre. C’est là l’explication d’un phénomène qui se produit dans l’extinction des chaux hydrauliques. L’échauffement dû à la réaction de l’eau sur la chaux maintient à l’état de vapeur l’eau qui n’a pas encore réagi. A cet état, elle hydrate la chaux vive et la désagrège, mais reste sans action sur le silicate de chaux, qui peut ainsi traverser indemne la période d’extinction.

Étude mécanique du durcissement des mortiers.

J’ai cherché à rattacher le durcissement des mortiers aux lois générales de la cohésion et de l’adhérence, et j’ai donné, par la même occasion, l’explication du durcissement de l’argile. Tous les cristaux formés pendant le durcissement des mortiers se présentent sous la forme de filaments ou de lamelles très minces : c’est une particularité commune à tous les sels qui se sont déposés de solutions sursaturées; on le vérifie très aisément avec le sulfate, l’hyposulfite, l’acétate de soude et, en général, tous les sels qui se sursaturent facilement. Le développement inégal des cristaux, dans les différentes directions, leur permet d’avoir, les uns avec les autres, de très nombreux points de contact, de telle sorte que les forces d’adhérence qui rattachent un cristal au reste de la masse peuvent égaler et même dépasser la cohésion interne du même cristal. C’est là la cause bien connue de la solidité des tissus formés avec de longues fibres textiles. 11 résulte de cette explication que des cristaux de nature chimique quelconque pourront donner des masses cohérentes pourvu que leur forme soit convenable. Tout corps lamellaire devra, comme l’argile, fournir des pâtes plastiques et durcir par dessiccation. Cette conclusion a été vérifiée à la manufacture de Sèvres par M. Vogt, qui a bien voulu, sur ma demande, faire des pâtes de mica broyé et leur a trouvé des propriétés identiques à celles de l’argile.

III. - RECHERCHES SUR LES TEMPÉRATURES ÉLEVÉES. PYROMÈTRE THERMO-ÉLECTRIQUE.

L’absence de procédés pratiques et rigoureux pour la mesure des températures élevées a pendant longtemps limité les recherches de cette nature aux températures inférieures à 400 °. J’ai donné un procédé (') qui permet de les étendre avec la même facilité jusqu’à la fusion du platine sans que les erreurs accidentelles sur les mesures dépassent 10 “. Aujourd’hui, ce procédé esta peu près exclusivement employé en France et plus encore à l’étranger, dans les laboratoires scientifiques et industriels où l’on s’occupe de recherches exactes sur les températures élevées.

Le principe de ce pyromètre repose surl’cmploi des couples thermoélectriques qui avaient, dès i833, été proposés pour le même objet par Becquerel.il semblait résulter des dilférentes tentatives faites jusqu’ici, dans cette direction, que les couples thermo-électriquesne présentaient aucune régularité dans leurs indications, et leur emploi avait été condamné d’une façon absolue par Régnault. J’ai réussi à faire de ces couples un instrument de mesure extrêmement précis, grâce à quelques perfectionnements qui ont porté sur le choix des métaux qui constituent les couples, sur les méthodes de graduation et sur des détails de construction du galvanomètre.

Tous les couples essayés jusqu’ici renfermaient un fil de palladium ou de fer. Or des fils semblables, chauffés en un quelconque de leurs points, sont le siège de forces électromotrices locales, variant d’une façon irrégulière et dont l’intensité est comparable à celle que développe la soudure. Ils ne peuvent donc fournir aucune indication comparable. Des irrégularités semblables se manifestent avec le nickel et ses alliages. Elles sont dues aux transformations moléculaires que ces

mêmes; je les passerai sous silence en rappelant seulement que j’ai découvert, au cours de ces recherches, une transformation dimorphique du carbonate de strontiane qui n’avait pas encore été signalée. Elle se produit à 820“.

J'ai, par la même occasion, repris l’étude de la dissociation du carbonate de chaux; il était intéressant de fixer d’une façon plus précise les données numériques d’une expérience qui a joué un si grand rôle dans le développement de nos connaissances sur les phénomènes de dissociation ('). J’ai pu déterminer d’une façon complète la courbe dos tensions entre les limites extrêmes de 2 atmosphères et^-î-, d’atmosphère. J’ai reconnu que la température pour laquelle la tension est de I atmosphère était estimée trop haut de plus de 200“; qu’elle était, en réalité, de 812", au lieu de loSo". Enfin ce composé, comme le sulfate de chaux, présente une température de décomposition rapide, qui est supérieure à celle de dissociation sous la pression atmosphérique et qui varie de 85o° à 900°, suivant la rapidité de Réchauffement. Cette température, comme celle de dissociation, est d’ailleurs indépendante de la variété de carbonate de chaux considérée (spath, arragonite, carbonate précipi té).

Ces expériences de décomposition rapide, répétées sur le carbonate de magnésie et sur la dolomie (carbonate double de chaux et de magnésie) m’ont montré que ce corps se comportait sensiblement comme un mélange des deux carbonates simples, c’est-à-dire présentait deux points de décomposition distincts.

Action de la chaleur sur les argiles et la silice. ,

Amené par le cours de Chimie industrielle que je professe à l’École des Mines à m’occuper de Céramique, j’avais été frappé de l’absence

de données précises sur les produits naturels, sur les phénomènes physiques ou chimiques mis en œuvre dans cette industrie.

Argile. — Je me suis d’ahord proposé de déterminer les propriétés de l’argile et sa composition chimique. On savait que le kaolin était un composé chimique parfaitement défini et ayant pour formule aSiO’’, APO“, 2HO; mais on admettait que l’argile plastique proprement dite ou pseudo sédimentaire était un mélange très complexe de silice, silicate d’alumine variés et alumine. J'ai établi qu'en réalité c’était un silicate d’alumine unique, de composition identique à celle du kaolin et cristallisé comme lui, auquel se trouvent mêlées des quantités variables de quartz.

Pour le démontrer, j’ai fait voir que toutes ces argiles, sous l’action de la chaleur ('), se comportent de la même façon et présentent identiquement les mêmes particularités que les halloysites, c’est-à-dire que, par échauffement rapide, les unes et les autres perdent leur eau hygrométrique entre 100“ et 200“, leur eau de combinaison entre Coo” et 700°, et dégagent une quantité considérable de chaleur vers 900”, au moment où l’alumine devient insoluble dans les acides. De nombreux clichés photographiques enregistrant la loi d’échauffement des argiles pendant leur cuisson m’ont permis de faire cette comparaison d’une façon très précise. L’analyse des échantillons d’halloysite étudiés m’a donné une composition chimique identique à celle du kaolin; j’ai cru pouvoir étendre cette prévision aux argiles proprement dites, l-’exactitude de cette prévision a été ultérieurement vérifiée par des analyses d’argile faites sous ma direction au laboratoire de l’École des Mines, par M. Brisse, élève ingénieur des Mines.

La seule différence entre les halloysites et les argiles est que les secondes seules sont cristallisées. Cette différence doit provenir de ce que les unes se sont formées en présence d’eau liquide et les autres en présence de vapeur d’eau.

Malgré l’identité de composition chimique entre l’argile et le kaolin, j’avais cru devoir les considérer comme des états différents d’une même combinaison chimique, en raison de l’élévation plus grande de

la température nécessaire pour la déshydratation du kaolin, et de la quantité moindre de chaleur dégagée à la température de 900°. Mais, d’expériences récentes de M. Vogt, il résulterait que ces différences doivent plutôt être attribuées à des modifications purement physiques des corps comparés, telles que la dimension des cristaux.

J’ai appliqué la même méthode d’examen à d’autres silicates d’alumine hydratés moins importants que les argiles : pyrophyllite, allophane, stéargilite, et aux différents hydrates de l’alumine : bauxite, etc.

Après avoir déterminé la composition chimique de l’argile et ses températures de transformation, j’ai étudié les changements de dimensions qui se produisent dans l’argile pendant sa cuisson, puis la dilatation de l’argile cuite. Ces expériences ont porté sur des argiles naturelles plus ou moins quartzeuses et des produits céramiques manufacturés : terre cuite, faïence fine, faïence stannifere, grès, porcelaine, verre, cristal, émail.

Pour faire ces mesures de dilatation, j’ai employé (') une méthode photographique qui permet d’obtenir la précision de ^de millimètre, précision inconnue dans les tentatives très peu nombreuses qui avaient été faites jusque-là pour déterminer les coefficients des dilatations aux températures élevées.

Il est résulté de ces expériences que, tandis que le coefficient de dilatation est sensiblement constant ou tout au moins varie régulièrement pour les verres et la porcelaine, il présente des irrégularités importantes dans les argiles cuites, faïences, etc. En recberchant si ces irrégularités devaient être attribuées au silicate d’alumine hydraté ou au quartz, j’ai découvert certaines particularités intéressantes que présente ce dernier corps.

Silice. — Les mesures de dilatation effectuées (“) sur le quartz ont montré que ce corps éprouve à oSo" un accroissement brusque dans ses dimensions, puis qu’au-dessus de cette température, au lieu de continuer à se dilater, il se contracte légèrement. Les expériences ont porté sur des baguettes de quartz parallèles ou perpendiculaires

Uiire donnée, généralement distincte de celle du quartz, iement brusque de dimensions.

)urs de ces études, j’ai observé que le quartz employé à la c( des briques réfractaires se transformait, dans les fours à aci

it permis de penser que la dilatation brusque, observée dans devait correspondre à une transformation allotropique de ai entraînerait une variation simultanée de toutes ses propriét de la polarisation rotatoire a pleinement confirmé ces p Une variation brusque dans la rotation du plan de polari St produite à la même température de SSo".

1, dans des recherches poursuivies en commun avec M. Malla mns étudié la variation de la double réfraction (®) du qua 'vé des particularités analogues. Nous avons étendu ces ex; sur la double réfraction à quelques autres corps, notammi Irène, à la barytine. Au cours de ces recherches, nous av( lasion de déterminer la température de transformation de 1’ e en calcite { 33 o°) et celle de la décomposition du m >“)•

ensemble de ces recherches sur la silice résultent deux ci ces générales qui intéressent, l’une la Chimie industriel la Chimie théorique. Dans la fabrication des produits cé I, toutes les difficultés que l’on rencontre pour obtenir l’acci

ces variations, jointe aux déformations permanentes qu’éprouvent les métaux à chaque refroidissement et échauffement, enlève toute précision à cette méthode. Cette première série d’expériences m’a cependant fourni des valeurs moyennes de dilatation des métaux entre o et looo» ('), dont la détermination n’avait pas été faite antérieurement. Elle m’a donné la valeur de contraction brusque de l’acier au point de récalescence; j’ai trouvé un raccourcissement brusque de par

mètre de longueur. Pour produire une semblable contraction par l’effet d’une pression uniforme sur toute la surface du métal il faudrait une pression d’environ Sooo'*® par millimètre carré. De semblables efforts suffisent parfaitement pour expliquer les tapures qui se produisent fréquemment dans la trempe des grosses pièces d’acier.

Les mesures de conductibilité électrique m’ont donné, dans cette voie, des résultats beaucoup plus satisfaisants (“). L’étude d’un grand nombre de métaux et alliages m’a conduit aux observations sui-

Les métaux qui ne présentent pas de transformations moléculaires ont une conductibilité croissant proportionnellement à la température. Pour les autres métaux, la même loi est encore exacte pour les températures supérieures à celles de transformation, par exemple, pour le nickel au-dessus de 34o°, le fer au-dessus de 850°.

Les transformations moléculaires des métaux et de quelques alliages se produisent brusquement à une température déterminée, comme cela a lieu pour tous les autres corps solides. A ces points, la conductibilité électrique n’éprouve pas de changement brusque dans sa valeur absolue, mais seulement dans la loi de sa variation, c’est-à-dire que la courbe représentative présente simplement un point anguleux. On sait qu’au point de fusion au contraire la conductibilité varie brusque-

Le point de transformation du fer, 85o°, est indépendant de la présence de quantités plus ou moins considérables de carbone et de silicium, résultat en contradiction avec les observations antérieures faites sur ce sujet par des méthodes moins précises, mais qui confirme cette

opinion généralement admise, que les carbures et siliciuresde fer sont disséminés dans les aciers entre les grains de fer, dont ils constituent le ciment. Un mélange mécanique de deux corps ne peut modifier les points de transformation d’aucun d’eux. De même, le point de récalescence desaciers, ou de transformation du carbure de fer (730"), est indépendant de la teneur en carbone ou en silicium de l’acier.

Les alliages de fer et de nickel se comportent d’une façon toute différente. Les deux points de transformation du fer (850°) et du nickel (340°) disparaissent et son t remplacés par un point unique intermédiaire entre les deux précédents et auquel le fer et le nickel se transforment simultanément. On est assuré de la transformation totale de l’alliage par la perte des propriétés magnétiques et l’allure sensiblement rectiligne de la courbe de conductibilité. Ce fait démontre que le fer et le nickel ne sont pas simplement juxtaposés, mais intimement mêlés comme dans une combinaison chimique ou un mélange isomorphe.

Leferronickel, ou alliage à nS pour 100 de nickel et 0,8 pour loo de carbone, présente des particularités singulières. Dans son état normal, il n’éprouve au-dessus de 0° aucune transformation moléculaire et reste même magnétique jusqu’à la température ordinaire. Traité par de Thydrogène humide qui peut oxyder le carbone et le silicium sans toucher aux métaux, il devient magnétique avec un point de transformation situéàl’échauflementvers 55o°. Au refroidissement, la transformation inverse se produit entre o et 100". C’est le premier exemple d’une transformation moléculaire pseudo-réversible qui se produise à réchauffement et au refroidissement, à des températures différentes, quoique nettement déterminées.

Les maillechorts, ou alliages de nickel avec le cuivre et le zinc ou le cuivre seul, présentent une transformation moléculaire d’un caractère tout différent. Elle se fait d’une façon progressive dans un intervalle de 100°; elle est accusée par un point d’inflexion de la courbe. Elle présente les plus grandes analogies avec les transformations moléculaires que présentent certains sels en dissolution dans l’eau, tels que le chlorure de cuivre, l’alun de chrome.

Le maillechort se comporterait donc comme une dissolution de nickel dans le cuivre; la transformation du métal se produirait progressivement, et non d’une façon brusque, pour les motifs que j’ai développés L. C. 6

proposais de chercher expérimentalement la relation entre l’abaissement moléculaire du point de solidification et la température absolue, mais ces recherches ne sont pas encore terminées.

Températures des foyers industriels.

On ne possédait aucune donnée exacte sur les températures élevées réalisées sur les foyers industriels; les chiffres admis avaient presque toujours été déterminés de sentiment. J’ai entrepris de faire cette mesure d’une façon précise pour les diverses industries. "Voici, choisis parmi beaucoup d’autres, quelques-uns des résultats que j’ai obtenus :

On admettait pour la cornue Bessemer au moins 2000°, parce qu’un fil de platine fondait rapidement dans la flamme sortant de la cornue. Je me suis assuré que le fil ne fondait pas, mais était dissous par les gouttelettes d’acier fondu qui le frappent.

La cuisson des ciments Portland, d’après des mesures faites au laboratoire, ne demande pas tout à fait iSoo". La cuisson de la porcelaine dure n’exige pas une température plus élevée, car je me suis assuré que; chauffé dans un four à acier, elle se déforme par ramollissement. Je puis donc affirmer, en laissant à part le haut fourneau, pour lequel je n’ai pas encore d’expériences, que, dans aucun foyer industriel chauffé par la combustion, on n’atteint la température de fusion du platine, i77>°-