Effets de la température et action de l'eau

sur le plâtre.

Le plâtre cru subit de la part de la chaleur des influences importantes à noter : à la température de 80e dans le vide ou

dans un courant d'air, et.de 115* dans des espaces clos, il commence à perdre, très-lentement, une partie de son eau de cristallisation. Cette dessiccation devient plus rapide à mesure que la température s'élève ; mais au delà d'un certain terme, vers 250*, une modification importante, longtemps inaperçue, a lieu : le sulfate de chaux ne s'hydrate plus que très-difficilement; chauffé à 300 ou 400°, il perd complètement la propriété de s'hydrater ou de reprendre l'eau de cristallisation ; il ressemble alors au sulfate de chaux anhydre (anhydrite) qui se rencontre dans la nature et dont on ne peut obtenir de plâtre susceptible de se gâcher ni de faire prise avec l'eau.

En chauffant à une température plus élevée , on parvient à fritter, puis à fondre le sulfate de chaux : dans ces deux états, on avait dès longtemps reconnu qu'il ne pouvait plus directement reprendre son eau de cristallisation.

Action de F eau. — Le sulfate de chaux cristallisé, naturel ou employé dans les constructions , peut être attaqué par l'eau qui en dissout 2,05 pour 1000 de son poids à 0°; 2,4 à + 20°; 2,54 à h- 35e, température de son maximum de solubilité; et seulement 2,17 à + 100°. Le plâtre ne doit donc pas entrer dans les matériaux constamment exposés à l'action de l'eau ou de l'humidité extrême : la solubilité du sulfate de chaux , quoique faible, est suffisante pour désagréger en peu de temps les matériaux de construction continuellement exposés à, l'action de l'eau, et même les enduits horizontaux exposés aux eaux pluviales.

Inconvénients des eaux séléniteuses. — Cette solubilité notable explique la présence du sulfate de chaux dans beaucoup d'eaux naturelles (appelées pour cette raison séléniteuses), et ses effets nuisibles dans diverses circonstances. Ces eaux coagulent ou précipitent en partie le savon dissous, parce que les sels gras qui constituent le savon sont décomposés : il se forme des savons calcaires insolubles (stéarate, margarate, oléate de chaux) et un sulfate alcalin. Lorsque par l'ébullition les eaux séléniteuses laissent déposer en partie le sulfate calcaire, ce dépôt adhère aux surfaces en contact avec l'eau : c'est ainsi qu'il incruste les graines de légumineuses (haricots, fèves, pois, lentilles), et par là peut empêcher leur hydratation. De là cette distinction entre les eaux douces, qui prennent le savon et cuisent les légumes, et les eaux crues ou séléniteuses, qui font cailler le savon et ne cuisent pas les légumes; celles-ci, dans l'arrosage des

plantes , peuvent incruster les spongioles des radicelles , mettre obstacle à l'infiltration de l'eau, laisser jaunir et faner les feuilles.

Les incrustations séléniteuses acquièrent parfois un énorme développement dans les générateurs de la vapeur d'eau, si généralement appliquée à l'industrie : elles forment des couches dures, résistantes, sur les parois des chaudières, diminuent la conductibilité du métal, nécessitent de plus grandes quantités de combustible pour produire la vapeur; elles occasionnent des explosions lorsque le métal de la chaudière, chauffé au rouge, fait fendiller ces incrustations : lVau atteint alors la paroi surchauffée, se vaporise subitement, et les issues par les soupapes, devenues insuffisantes, ne peuvent empêcher que la chaudière éclate.

On peut adoucir les eaux crues en y ajoutant du carbonate de soude en quantité équivalente au sulfate calcaire dissous (662,5 de carbonate sec pour 1075 de sulfate hydraté) : alors une double décomposition a lieu, il se forme du carbonate de chaux qui se précipite presque en totalité et du sulfate de soude qui reste dissous. L'eau éclaircie prend le savon et ne forme plus d'incrustation (à moins de la rapprocher jusqu'à précipiter le sulfate de soude). Dans les préparations alimentaires, elle pourrait avoir une très-légère propriété laxative.

Moyen de prévenir les incrustations dans les chaudières. — On est parvenu à prévenir les incrustations que le sulfate de chaux occasionne, par divers moyens qu'on peut ranger dans trois classes : dans la première se placent les matières solubles ou très -divisées, capables de s'interposer entre les particules au fur et à mesure qu'elles se précipitent , de les lubrifier et d'empêcher l'adhérence entre elles et avec les parois des générateurs ; dans la deuxième classe sont compris certains agents mécaniques dont les chocs ou le frottement divisent le dépôt et s'opposent à sa réunion en couches continues ; dans la troisième se présen* tent les réactifs chimiques qui décomposent le sulfate de chaux. Le tableau ci-dessous indique la nature de ces agents et leurs proportions, en supposant l'eau à demi saturée de sulfate de chaux.

Les générateurs produisant 300 kilogr. de vapeur par jour (ce qui correspond à l'emploi de 5 à 6 kilogr. de houille par heure, représentant 30 kilogr.Jde vapeur), et développant la force de 2 chevaux. pendant 10 heures ou 1 journée de travail, exigent

par mois la quantité ci- dessous de Tune des substances inscrites dans ce tableau :

Kil.

Glaise 6,0

Pommes ée terre 4,6

S°n M \ i» dasse

Sirop de fécule à 33» *,5 '* CMM*'

Sucre brut sec < ,0

Extrait de bois colorants • . . . 0,4

Rognures de fer-blanc ou de tôle 20,0 2* classe.

Carbonate de soude 3,0 \

Carbonate de potasse 3,6 | 3* classe.

Chlorure de baryum (*) 4,0 )

Le carbonate de soude ou de potasse indiqué par Thénard, le chlorure de baryum , les rognures de fer-blanc , tôle ou tôle zinguée, ou le sucre, le sirop et l'extrait de bois colorants, sont préférables aux agents (son, pomme de terre), qui ont l'inconvénient de rendre le liquide assez visqueux, pour le faire élever en mousse jusque dans les tuyaux de vapeur , les cylindres, etc.

Les incrustations que peut former, par l'ébullition, le carbonate de chaux tenu en dissolution dans les eaux naturelles , par l'acide carbonique, sont bien moins adhérentes que celles produites par le sulfate de chaux. D'après M. Kuhlmann, il suffit, pour les prévenir, de 0kll,6 à 0U1,9 par mois de carbonate de soude, mis dans des générateurs donnant 300 kilogr. de vapeur par jour. C'est que le carbonate de soude précipite le carbonate de chaux en s'emparant de l'acide carbonique, et forme un sesquicarbonate de soude , puis un bicarbonate de soude. Ce dernier laisse dégager , par l'ébullition , une partie de son acide carbonique ; il peut donc en reprendre à l'eau avec laquelle on alimente la chaudière. On parvient à prévenir en grande partie les inscrustations en surechauffant à part, jusques à 140 à 150* dans un vase clos, l'eau d'alimentation avant de s'en servir pour remplir les chaudières ; cette température élevée fait précipiter presque totalement le carbonate et le sulfate de chaux. On a le soin d'ailleurs de laisser dégager le gaz acide carbonique en ouvrant un instant un robinet placé à la partie supérieure du vase(**).

(*) Au lieu d'employer les agents chimiques (3e classe) dans la chaudière, il est souvent possible et préférable de mélanger leur solution arec Peau dans les réservoirs (au moment où on les emplit) et de laisser un dépôt s'effectuer. On évite ainsi les inconvénients que peuvent offrir les projections d'eaux troubles ou boueuses des générateurs dans les tubes, robinets, corps de pompe, etc.

(**) On sait que le carbonate de chaux dissous par l'acide carbonique

PLATRES. 577

S* Procédés de fabrication des plâtres ordinaires

et du plâtre dur.

L'industrie, fort ancienne, des plâtriers consiste à chauffer la variété de sulfate de chaux en masses grenues, au point de volatiliser la plus grande partie de son eau de cristallisation. Elle procède par des moyens très-simples. Lorsqu'il s'agit de plâtres

destinés aux constructions , le four généralement en usage est formé de trois murs couverts en tuiles à clairesvoies ; la charpente est en bois ou en fer, suivant qu'elle est placée à une hauteur plus ou moins grande audessus du sol (fig. 144). On dispose "r^TuT."" "**6W**s^ entre ces trois murs une masse à peu

près cubique de moellons en plâtre cru ; les plus gros forment , sur un carrelage en plaquettes minces de la même pierre à plâtre, plusieurs voûtes construites à sec, de 33 à 45 centimètres de largeur ou d'ouverture, et longues de toute la profondeur du four, séparées seulement par deux forts moellons servant de pieds-droits.

On charge ces voûtes avec des pierres à plâtre graduellement moins volumineuses à mesure qu'on s'élève.

Le chauffage se fait au moyen de bourrées ou branchages de bois sec. Lorsque la flamme atteint à la moitié de la hauteur de la masse, on charge le dessus avec des pierres à plâtre plus petites. Au bout de dix ou douze heures, la déshydratation est assez avancée; on cesse le feu, et l'on recouvre avec du plâtre en poudre et menus fragments , dit poussier des carrières , afin que la chaleur en dessèche une partie , ce qui augmente le produit de la fournée. Cinq ou six heures après , on démolit les voûtes et tout cet amoncellement de pierres; puis on laisse s'écouler quelques heures encore et l'on concasse le plâtre cuit à l'aide de gros marteaux à longs manches , après quoi il est prêt à mettre en sacs et à livrer aux entrepreneurs de ma* Çonnerie.

Dans plusieurs grandes plà trières, où la fabrication journa-

peut former dans les conduits où il se dépose à froid des incrustations extrêmement compactes et dores.

CHIMIE IHDUSTB. I 37

Hère s'élève, durant la bonne saison, à 250 ou 300 hectolitres, on achève la pulvérisation dans des moulins en fonte (à boisseaux et noix cannelés) analogues à de grands moulins à café.

Si Ton essaye les produits par les moyens de gâchage que nous avons indiqués plus haut, on reconnaîtra dans ces fournées des irrégularités de cuisson très-notables : ainsi les gros moellons autour des foyers ayant été trop échauffés jusqu'à quelques centimètres de profondeur, toute cette couche extérieure est dépourvue de la faculté de (aire prise avec l'eau ; la couche sousjacente est convenablement déshydratée, tandis que le noyau central a conservé quelques parties cristallines incapables de faire prise avec l'eau.

La présence de ces parties restées brillantes annonce que la fournée est bonne : en effet, si elles avaient disparu dans tous les moellons et dans les pierres volumineuses, le terme de la cuisson utile aurait probablement été dépassé, c'est-à-dire que les portions devenues inertes par excès de température seraient trop abondantes, et qu'alors la proportion de matière bien plastique serait insuffisante pour relier entre elles ces -parties sableuses ou inertes ; lorsque toutes ces parties (les unes incuites, les autres trop calcinées) ne dépassent pas 25 à 33 centièmes du poids total et que le plâtre est employé peu de temps après la cuisson , elles contribuent , comme le ferait du sable dans un mortier, à rendre la matière plastique plus résistante.

La cuisson des pierres à plâtre peut s'opérer dans des fours coulants semblables à celui qu'indique la figure 143, page 552, qui permet de brûler du bois, de la tourbe, des lignites, du coke, des ftaisils de forge, etc. , pourvu que l'on ménage le combustible de manière à conserver une proportion convenable de plâtre hydratable. On peut quelquefois rendre la cuisson plus économique encore, en substituant au foyer de ce four coulant, l'embouchure d'une des cheminées de fours à carboniser la houille À, A', A" (fig. 145 et 146); dans ce cas, plusieurs de ces derniers fours, adossés à des fours à plâtre B, B', B', rendent plus économique et plus régulière la distribution des flammes perdues ordinairement : car une seule conduite CG reçoit ces produits gazeux qu'on répartit et que l'on modère à volonté par des registres f, f> ouvrant ou fermant des passages qui conduisent dans les carneaux des fours à plâtre.

Les produits de la combustion se disséminent sous une grille en B (fig. 145) (posée sur des moellons en pierre à plâtre repo-

saut eux-mêmes sur un carrelage en plaquettes également crues), traversent la masse Ë de pierres à plâtre accumulées sur cette grille, et s'introduisent dans les carneaux qui surmontent les fours; tous ces carneaux dirigent les gaz et vapeurs de la cuisson du plâtre dans une grande cheminée L (6g. 146) commune à plusieurs rangées de fours semblables {*).

Fabrication du plâtre des mouleurs. — Les moyens de cuisson et de pulvérisation que nous venons d'indiquer s'appliquent aux plâtres destinés aux constructions et à l'agriculture ; mais ils sont en général impropres pour préparer le plâtre des mouleurs, produit qui doit être blanc et doué de la plus grande plasticité

(•) On se raid aisément compte de la capacité qu'il faut donner aox Tour» ou chambres à plâtre, en admettant que la chaleur de la combustion des gaz d'un four* coke représente 0,3 à 0,33 de la chaleur que produirait, en brûlant, tonte la houille chargée dans le four.

possible, puisqu'on est obligé de le gâcher assez clair pour le couler, dès que sa prise commence, en couche mince dans tous les détails des moules. Il faut donc qu'il puisse solidifier une forte proportion d'eau.

Afin d'obtenir ces résultats, on opère la cuisson dans des fours à boulangers que Ton chauffe à peine au rouge brun; on enfourne la pierre en plaquettes choisies d'épaisseur égale, c'està-dire de 5 centimètres environ. L'on choisit dans les carrières des pierres grenues, tendres, dont les interstices laissent facilement évaporer l'eau.

Il est en tout cas facile de calculer la dépense en combustible pour la cuisson du plâtre : dans les fours bien construits on peut faire dégager du plâtre cru ô kilogr. d'eau pour 100 de houille brûlée, ou 2kll,5 pour 100 kilogr. de bois; or, en admettant que le plâtre cru contienne 4 centièmes d'eau hygroscopique, comme il renferme 21 d'eau de cristallisation, on voit que la vaporisation de 25 d'eau correspondant à la cuisson de 100 de plâtre nécessitera la combustion de 5 kilogr. de houille ou de 10 kilogr. de bois; si l'on y appliquait les produits gazeux de la carbonisation de la houille, 1 5 de houille en se réduisant en coke donneraient une quantité de gaz combustible, suffisante pour cuire 100 de plâtre. Lorsque dans la pratique on dépasse ces quantités de produit, c'est en général qu'une partie du plâtre est demeurée à l'ét cru, c'est-à-dire, a conservé son eau de cristallisation*

On est assuré de ne pas trop chauffer le plâtre puisque le four est peu au-dessus de la limite indiquée, et que sa température s'abaisse par l'enfournement même de la pierre. Quand la cuisson est terminée, on reconnaît que toutes les parties ont été atteintes lorsque Ion constate, en cassant quelques pierres, qu'il n'y reste plus de cristaux brillants.

On conserve ce plâtre en morceaux dans des tonneaux recouverts de vieux sacs pour empêcher l'absorption de l'humidité de l'air, et Ton ne broie que la quantité utile à chaque moulage. Ce plâtre s'emploie tamisé fin, pour qu'il s'insinue mieux dans tous les détails des moules.

Fabrication du plâtre dur. — On est parvenu à donner de très-remarquables propriétés de solidification aux plâtres obtenus des pierres en cristaux lamelleux, fibreux ou compactes qui jusqu'alors ne s'appliquaient qu'à l'agriculture et étaient impropres aux constructions comme aux moulages. Ces plâtres dès lors dépassèrent en qualité les meilleurs plâtres usuels : ils exigèrent

moins d'eau pour être gâchés, leur prise devint plus lente et leur dureté beaucoup plus considérable.

Voici comment on prépare cette sorte de plâtre chez M. Guillon , propriétaire des brevets d'invention de M. Rean :

On choisit comme matière première les plâtres cristallisés (lamelleux, fibreux ou cpm pactes), que Ton casse à la grosseur du poing ; les morceaux les plus blancs sont mis à part, ceux qui sont plus ou moins salis par des matières terreuses, des ocres, sont réservés pour la fabrication d'une deuxième qualité. Toutes les opérations sont d'ailleurs les mêmes pour ces deux sortes traitées séparément : on opère une première cuisson, soit dans un four coulant chauffé au coke, soit dans un four à réverbère, semblable aux fours à soude {yoy. plus haut) ; dès que l'eau de cristallisation s'est dégagée, on tire ce plâtre cuit, puis on le plonge dans un bassin construit en madriers de bois épais, contenant une solution préparée d'avance avec de l'eau tiède (à 35° environ) dans laquelle on a fait dissoudre 12 pour 100 d'alun ; au bout de deux ou trois heures, on enlève les caisses à clairevoie contenant le plâtre imbibé, on laisse égoutter, puis on fait sécher sur le four à réverbère ou sur une cheminée traînante.

On soumet à une deuxième calcina tion dans les mêmes fours (*), et l'on termine la préparation en broyant sous un moulin à meules verticales et tamisant dans un blutoir mécanique. Le gâchage de ce plâtre se fait en en délayant 100 parties avec 55 ou 60 d'eau ; la prise n'a lieu qu'au bout de 55 à 60 minutes : tandis que 100 de plâtre de Montmartre gâché serré ou clair exigent de 67 à 90 d'eau, et font prise en 12 ou 15 minutes.

La théorie de cette solidification extraordinaire n'est pas bien connue. Peut-on admettre qu'elle dépende de la formation d'un double sulfate de potasse et de chaux, et de l'alumine enveloppant des groupes de particules qu'elle resserre et rend moins perméables? Il est certain, quoi qu'il en soit, que dans ce plâtre les caractères sont conformes à ceux qui distinguent les meilleures qualités, mais encore plus prononcés : l'hydratation se fait avec moins d'eau et plus lentement; la prise plus graduée donne un produit plus dense, et dont la ténacité est à celle du plâtre usuel ': 1,5 : 1.

(*) Les menus débris du cassage des pierres crues et du grattage du plâtre blanc sont convertis en plâtre dur en y ajoutant 3 pour 100 d'alun en poudre et calcinant le mélange au four à réverbère.

PLATRES.

Outre les variétés blanche et grisâtre obtenues comme nous venons de le dire, on prépare un plâtre dur rose ou rouge brique té, en ajoutant dans la solution d'alun où on l'immerge, de 4 à 8 centièmes de sulfate de fer, qui, décomposé pendant la cuisson, laisse du sesquioxyde de fer rouge dans le plâtre cuit.

Le carbonate de magnésie qui se rencontre quelquefois mêlé aux matières premières donne lieu, par sa réaction sur l'alun, à la formation du sulfate de magnésie ; celui-ci reste indécomposé et produit les légères eftlorescences qui apparaissent sur les enduits des plâtres durs et qu'il faut enlever à plusieurs reprises. La matière première de cette sorte de plâtre, loin d'être limitée à l'agglomération spéciale des plâtres en grains, se trouve par» tout où il existe du sulfate de chaux cristallisé en masses exploitables exemptes de matières terreuses, quelles que soient les formes cristallines de ces amas (*).