CHAPITRE V

Combinaison de l'Eau et de la Chaux. Influence de VEau et de l'Air sur les Hydrates qui en résultent.

La chaux pure, éteinte en bouillie, et exposée dans un'ercuset d'argent ou de platine, à la chaleur de la lampe à esprit-dc-vin , donne (voyez le Traité de Chimie de M. Thénard) ce qu'on appelle hydrate de chaux. Dans cette opération , la chaux n'augmente pas tout à-fait du quart de son poids; l'hydrate est blanc, pulvérulent, et attire l'acide carbonique de Fair. Voilà, à très peu près, tout ce que la chimie nous enseigne sur la combinaison de Fcau et de la chaux.

M. Sage, qui parait avoir fait une étude particulière de la chaux, prétend (i) u qu'éteinte par immersion, elle peut être régénérée en

« pierre calcaire par le seul concours de l'eau Que cette régénëra-

« tion est complète, et présente une espèce de marbre Mais que la

(0 Mémoire déjà cil*.

« solidité de cette pierre artificielle s'augmente considérablement par « l'addition d'une matière siliceuse quelconque, etc. »

Ce prétendu marbre serait donc moins résistant que le mortier ordinaire. Il y a là quelque chose de contradictoire ; il est impossible ensuite de concevoir comment la régénération ou la réintégration complète de l'acide carbonique peut s'effectuer par le seul concours de l'eau.

Nous allons exposer les résultats de nos propres expériences sur diverses chaux de construction.

Plusieurs essais préliminaires nous ont prouvé que la quantité d'eau employée à l'extinction, ou, en d'autres termes, que le degré de fermeté de la bouillie exerce une grande influence sur la dureté de l'hydrate qui en résulte.

Exemple sur une Chaux commune.

i^oo de chaux, n° i3, éteinte avec i"-^ d'eau {minimum). 0,1 26

1,00 idem, éteinte avec 1^,83 d'eau o,aaa

1 ,00 idem , éteinte avec 3, 1 5 d'eau (maximum) 0,068

Exemple sur une Chaux hydraulique.

i u , 00 de chaux n° 8, éteinte avec o u -,7o d'eau (minimum). . 0,01 4

1,00 idem t éteinte avec c^^ga d'eau.' o,o5i

1,00 idem, éteinte avec 2,46 d'eau (maximum) 0,010

Nous n'avons point assez multiplié les expériences pour déterminer, relativement à chacune des deux chaux, à quelle quantité d'eau correspond le maximum de dureté de son hydrate; nous croyons cependant que les doses i k ,83 dans le premier exemple, et 0*92 dans le second, ne diffèrent guère des résultats auxquels conduiraient des recherches particulières.

La consistance qui répond à ces quantités d'eau est ferme quoique ductile. On ne peut mieux la comparer qu'à celle de l'argile préparée

pour les poteries. C'est cette consistance que nous avons donnée à la pàtc de tous les hydrates qui ont servi à nos expériences. On conçoit que, sans cette attention, nos résultats cessant d'être comparables, n'auraient conduit qu'à des conclusions entièrement fausses. Il ne parait pas que M. Sage ait remarqué l'influence des proportions relatives de leau et de la chaux; du moins il n'en parle pas. Cependant il était facile de s'en rendre compte à priori; on sait en effet que trop peu d'çau ne lie pas, et qu'un excès divise, écarte les particules de la matière qu'on détrempe, de sorte que le composé reste léger, poreux et friable, s'il ne prend pendant la dessication un retrait convenable, soit naturellement, soit par la tnassivation. Le plâtre gâché dur ou liquide offre un exemple frappant de cette vérité.

Nous avons donc formé, selon ce qui vient d'être dit, avec diverses chaux éteintes par les trois procédés connus, des prismes quadrangulaires d'une longueur indéterminée, et ayant pour section un rectangle de o",o4 de base, sur o",025 de hauteur. Nous les avons exposés pendant plusieurs jours à la chaleur solaire de l'été, et obtenu ainsi des hydrates, recouverts d'une très légère croûte de carbonate de chaux dont il a été facile de les dépouiller; après quoi nous avons essayé leur résistance par la rûpture (i), et leur dureté par un foret analogue à celui que Peyronnet a employé pour comparer les duretés des pierres

Pour opérer la rupture, on plaçait les prismes horizontalement en saillie sur un madrier dressé à dessein , en retenant le mouvement de bascule par une traverse de fer méplat, se mouvant à volonté dans le sens vertical au moyen de deux guides. On accrochait sur chaque prisme, à o",o3 de la rupture, un étrier de fer portant une caisse en bois léger, dans laquelle on versait doucement, et d'une manière continue*, un sable très fin , jusqu'à ce que la rupture eût lieu. On pesait

(i) Peut-être aurait-il été plus exact de dire ténacité", au lieu de résistance. Il suffit, au reste, que le lecteur soit prévenu du sens dans lequel nous avons employé ce dernier mot.

ensuite la caisse et le contenu, et on obtenait ainsi en kilogrammes - l'expression de la force relative de chaque prisme. Quand, ce qui arrivait quelquefois, les sections de rupture étaient un peu inégales, on faisait 1rs corrections nécessaires au moyen de la formule de Galilée. (Voy. la planche I.)

Ces premières expériences nous ont donné les résultats suivants, qui se déduisent immédiatement du tableau n° 2.

Les trois procèdes d'extinction , rangés par ordre de supériorité relativement à la résistance et à la dureté qu'ils communiquent aux hydrates de chaux communes grasses, sont :

i° L'extinction ordinaire, 2 0 l'extinction spontanée, 3° l'extinction par immersion.

Les résistances relatives moyennes, dans ces trois cas, sont comme les nombres 2490, 1707, 45o, et les duretés comme 0V696, o*,o85o, oV> 7 i3.

2 0 L'ordre change pour les chaux hydrauliques, et devient, i° l'extinction ordinaire, a 0 l'extinction par immersion, 3° et l'extinction spontanée.

Les résistances moyennes relatives sont comme les nombres 864 > 392, 245, et les duretés comme o d o488, 0*0446» o a 358,

Nous prévenons, une fois pour toutes, que ces nombres et ceux qu* nous présenterons par la suite, ne doivent être considérés que comme des résultats particuliers qui conviennent aux chaux que nous avons étudiées. Pour fixer les idées sur le degré de résistance ou de dureté qu'ils expriment, nous avons choisi un terme de comparaison connu de tout le monde, la bonne brique de première cuite; sa résistance relative est, selon les épreuves décrites, de 5690,01 sa dureté de 0^096.

En se rappelant ce que nous avons dit dans le chapitre précédent , en parlant des trois procédés d'extinction , on verra sans peine que, pour chaque espèce de chaux, l'ordre des résistances et des duretés est absolument le même que celui du foisonnement; c'est-à-dire que le procédé qui divise le mieux la chaux, est aussi celui qui donne aux hydrates la plus grande force, résultat conforme à ce principe d«

chimie, que l'union des parties constituantes d'un composé est d'autant plus intime que ces parties sont plus tenues ^i).

L'acide carbonique répandu dans l'atmosphère se porte sur les hydrates , s'y fixe insensiblement , et les régénère en «étendant des surfaces au centre. L'épaisseur des parties ainsi régénérées n'est guère , au bout d'un an que de six millimètres pour les chaux hydrauliques, et de deux à trois pour les chaux communes. On peut facilement s'en convaincre en pratiquant daus divers sens (avec une petite scie) des sections sur des prismes âgés d'un an ; les chaux colorées ( vqy. fig. t™, pl. III), présentent des bandes enveloppantes, qui se distinguent du noyau par une teinte beaucoup plus foncée, laquelle est due à l'oxidation du fer qu'elles contiennent ; mais la dureté seule peut faire reconnaître ces mêmes bandes dans les chaux blanches. Les progrés annuels de leur épaisseur vont en décroissant rapidement , et forment les termes d'une série très convergente; car, plus la distance de la partie qui se régénère à la surface est grande , plus le principe régénérateur éprouve de difficultés à y parvenir. Ces difficultés varient ensuite avec les accidents et le plus ou moins d'uni des surfaces. Quand celles-ci sont lisses, serrées, la bande contiguë est très étroite; elle s'élargit vers les parties rudes et sillonnées, comme on peut le voir dans la figure première ; on y remarquera aussi l'influence d'un trou du foret.

Les bouts des prismes cassés dans la première expérience ont été soumis à de nouvelles épreuves après un an. La première époque n'offrait que des hydrates de chaux; la seconde présentait des corps en partie à l'état d'hydrate , et en partie à l'état de carbonate. On doit concevoir que non seulement la disposition fortuite des prismes

(i) Il y a une distinction à faire, entre ce qu'où appelle diviser et étendre une matière. La chaux est divisée, autant que sa nature le permette, quand, par une quantité d'eau convenable, elle a passe immédiatement de l'état de chaux vive à celui d'une bouillie pâteuse : une nouvelle addition d'eau l'étend ou la uoie, mais ne la divise plus.

sur les planches où ils ont séjourné, mais encore l'irrégularité dos surfaces et par conséquent des parties atteintes par l'acide carbonique, et sur-lout la manière dont l'axe de rupture s'est trouvé placé par rapport à ces parties dans les épreuves, ont dû exercer une grande, influence sur les derniers résultats et donner lieu ù quelques anomalies ; c'est pourquoi nous ne tirerons aucune conclusion des nombres qui expriment les résistances relatives ; il n'en sera juis ainsi de ceux qui expriment les duretés, car les épreuves du foret se sont faites avec beaucoup d'exactitude; pareequ'il a été toujours possible de l'appliquer sur les parties homogènes régénérées : or il résulte de ces épreuves que les trois procèdes d'extinction conservent le même ordre de supériorité que nous avons trouvé pour les hydrates, savoir:

Pour les chaux communes: i° l'extinction ordinaire; 2° l'extinction spontanée; 3° l'extinction par immersion. Ix-s duretés moyennes relatives sont exprimées dans le même ordre par :

o a ,4oo; 0^,170; o d ,i3o.

Pour les chaux hydrauliques: i° l'extinction ordinaire; 2* l'cxtinc- # tion par immersion; 3° et l'extinction spontanée. Les duretés moyennes relatives sont dans le même ordre :

Tels sont les principaux résultats donnés par des expériences multipliées.

11 est aisé d'en conclure, i° que certaines chaux communes, très gràsses et blanches, peuvent former par le seul concours de 1 eau des eorps aussi durs qu'une foule de pierres calcaires naturelles, sur-tout lorsqu'on emploie le procédé ordiuaire d'extinction , que l'on donne à la paie une consistance ferme et liante, et que rien ue t'opposa au retrait;

a° Que l'action de l'air augmente avec le temps la dureté des parties de ces corps qu'elle peu! atteindre;

3° Que les chaux hydrauliques, sur-lout celles qui sont colorées, ne donnent par le seul concours de l'eau que des corps légers et tendres ;

4° Que l'action de l'air augmente aussi leur dureté, mais pas assez pour la rendre égale à celle quelle communique aux hydrates de chaux communes grasses;

5° Qu'enfin les résistances de ces divers composés ne sont point du tout proportionnelles à leurs duretés.

Nous comparerons dans les sections suivantes les résistances de divers mortiers blancs à celles des hydrates et carbonates dont il vient d'être question , et nous verrons combien est peu fondée l'opinion reçue que l intervention du sable est indispensable pour faire durcir toute espèce de chaux. Nous nous bornerons, quant à présent, à examiner quel parti l'art des constructions pourrait tirer des hydrates de chaux communes très grasses.

En supposant qu'il fût possible de fabriquer des prismes dune certaine grandeur, il ne faudrait pas compter sur l'accroissement de solidité que l'action de l'air détermine, car dix ans suffiraient à peine pour en régénérer une épaisseur de o",o6. Il ne faudrait donc calculer que sur la seule résistance dont lu chaux combinée à l'eau est capable; or, cette résistance varie dans le cas le plus favorable entre s~45 et 36qo, celle de la bonne brique de première cuite étant comme nous l'avons dit 5fxjo.

Mais la difficulté principale est dans le grand retrait que prend la pâte en durcissant. Lorsqu'on fait des prismes dont les dimensions n'excèdent pas celles d une très petite brique, qu'on les pose librement sur une aire à laquelle ils n'adhèrent pas, la matière se concentre sans obstacle, et la dessication s'opère. Les prismes se recouvrent néanmoins d'une légère efflorescence, qui détermine des arrachements dans les surfaces, et arrondit un peu les arêtes et les angles; mais, quand les dimensions s'étendent, que les-formes se compliquent et exigent l'usage des moules , alors la masse est gênée dans le mouvement de contraction que la dessication tend à lui imprimer, la pâte

se prend aux parois, les fentes se manifestent, et l'on n'obtient que de* fragments. La massivation n'est d'aucun secours.

Le retrait de la chaux est d'autant plus considérable qu'elle est d'une nature plus grasse, et qu'elle a été mieux développée par l'extinction. C'est ce retrait qui empêchera toujours de l'employer seule en guise de mortier, à moins qu'il ne s'agisse de constructions sous l'eau et de chaux hydrauliques, ou d'enduits légers, soumis à une massivation continue et laborieuse (i). Cependant si on voulait se borner à de très petites dimensions et à des formes simples, on pourrait fabriquer à peu de frais, avec des chaux communes blanches et très grasses, de petits carreaux (2) qui, susceptibles d'être bien dressés et polis sur un grès fin, imiteraient le beau marbre blanc, et pourraient servir à faire des pavés en mosaïque.

L'eau n'attaque pas les hydrates de chaux hydrauliques ; mais elle décompose tous les autres en les dissolvant. Pour se rendre compte de celte action de l'eau , et vérifier en même temps ce que nous avons dit des progrès de l'acide carbonique, il faut former, avec de la chaux commune en pâte, des boules à-peu-près sphériques, les laisser exposées à l'influence de l'air, et à couvert, l'une pendant un mois, l'autre pendant deux mois, etc. : toutes, à ces diverses "époques, seront insapides extérieurement. Si on les casse par le milieu , et qu'on applique la langue sur la section de rupture , on éprouvera la saveur acre ordinaire à la chaux. En plaçant les deux moitiés de chaque boule sous une eau

(1) Vitruve (liv. VII , chap. 11), et Pline (Iiv. XXXVI, chap. mu), parlent d'ouvrages légers que les Romains nommaient albaria opéra, et dans lesquels il n'entrait que de la chaux seule.

Thévenot (Recueil de ses Relations) dit qu'aux Indes , on enduit les murailles avec un crépi de cliaux vive éteinte dans du lait et broyée avec du sacre, et qu'on polit ensuite ce mortier avec une agate. Lo fait est qu'on mêle a la chaux un peu de lait caillé, de l'huile de gingili , et de l'eau de jagre, sucre brut et très brun qui provient du cocotier. (Voy. les Lettres de M. de Bruno, insérées à la fin des Mémoires de M. de Lafaye.)

(a) D'environ o»,o3 d'épaisseur rar o» 10 en carré;

pure, on s'apercevra bientôt, qu'à l'exception dune enveloppe ou calotte ri'auUint plus épaisse que la boule aura séjourne plus longtemps à l'air, les parties intérieures se ramolliront, ensuite commenceront à se dissoudre; bref, il ue restera que des demi-sphères creuses, qui représenteront les parties vraiment régénérées et insolubles.

Cette expérience démontre sans réplique que le seul concours de l'eau ne peut, comme le prétend M, Sage, opérer la régénération complète de la chaux commune grasse.

Dcscouls, en partant de ce fait, que la silice éprouve pendant la cuisson de la pierre calcaire, une altération qui la rend solubledans les acides , en conclut que cette substance doit se trouver dans un état propre à contracter, par l'addition de l'eau, une union intime avec la chaux ; union, ajoute ce chimiste, qui doit être moins attaquable que la chaux seule par l'action de l'atmosphère ou de l'eau. Cette observation explique très bien la résistance que les hydrates de chaux hydrauliques opposent à l'action dissolvante de l'eau; mais elle parait contradictoire avec la faible consistance qu'ils acquièrent dans l'atmosphère. Nous reviendrons là-dessus en parlant des mortiers ordinaires.