NOTIONS PRÉLIMINAIRES

Les mortiers hydrauliques sont, comme leur nom l'indique, destines aux maçonneries placées dans l'eau; on les nomme aussi bétons (i). La chaux en est toujours la base essentielle; on la mêle, selon sa nature, tantôt avec le sable seul, tantôt avec le sable et la pouzzolane, tantôt enfin avec la pouzzolane seule. Nous comprenons sous ce nom de pouzzolane non seulement les produits volcaniques de l'Italie et de la France, mais aussi toutes les substances analogues que l'on modifie par le feu des fourneaux, et auxquelles on parvient à donner, à très peu près, les qualités des pouzzolanes naturelles. On trouvera l'histoire de ces substances dans les ouvrages de Desmarest, Faujas de Saint- Fond , Chaptal , Guyton , Daudin , etc. Il nous suffira de dire que leurs principes essentiels sont, en termes moyens, sur 100 parties : 38 de silice, 4» d'alumine, 6 de chaux, et i5 d'oxide de fer. Dans quelques unes la silice prédomine; il en est qui contiennent quelques centièmes de magnésie et de manganèse, ce qui constitue diverses espèces qui

(i) Peut-eirc conviendrait-il de ne donner le nom de béton qu'au mortier hydraulique daus lequel on a introduit des cailloux ou de la pierraille.

présentent chacune de» caractères physiques particuliers, et différents degrés d'énergie.

Il suit de là que les argiles ferrugineuses , les ocres, les schistes bleuâtres, la houille, le basalte, les laves, le grès ferrugineux, etc., sont autant de matières que le feu peu ramener à l'état des pouzzolanes volcaniques.

Il résulte encore de ces explications, que les mortiers hydrauliques ne sont que des combinaisons d'oxides métalliques. L'étude complète de ces combinaisons exigerait qu'on déterminât en quelles proportions et de quelle manière il convient d'en réunir les éléments pour obtenir le meilleur résultat possible, ou, en d'autres termes, le composé le plus dur. Ce problême présente des difficultés insurmontables; car les oxides constituants étant presque toujours au nombre de quatre au moins, le nombre des combinaisons possibles, en faisant varier les proportions de chacun d'entre eux par rapport à celles des trois autres, même entre certaines limites, deviendrait effrayant; d'ailleurs, la nature ne nous offre point ces oxides isolés ; elle nous les présente réunis deux à deux ou trois à trois, souvent quatre à quatre, et nous sommes obligés de les employer dans cet état; ce qui diminue singulièrement le nombre des essais théoriquement possibles, et nous montre, d'un autre côté, que la solution du problème, si elle était connue, ne pourrait presque jamais recevoir d'application.

Nous avons dù nous renfermer dans les bornes que la pratique ellemême a posées ; elles ne laissent pas cependant que de présenter encore un vaste champ aux expériences.

Les pouzzolanes dont nous nous sommes servis, ont été passées au tamis et bien mélangées avec la chaux, à l'aide de pilons, dans des bassins, de manière à former une pâte ferme, quoique ductile, égale en consistance à celle des hydrates de chaux dont il a été question (section première, chapitre V). Nous avons hésité quelque temps sur la manière de présenter le béton à l'action de l'eau. En faisant des boules, comme l'ingénieur anglais Smeaton , on s'expose à n obtenir qu« de faux résultats ; car ces boules devant être préalablement

malaxées, et devenues assez dures pour résister à l'impression des doigts (i), il est évident qu'une partie de leau qu'elles renfermaient s'évapore pendant cette manipulation. On ne les immerge donc pas dans l'état de mollesse qui convient au mortier; c'est cependant dans cet état qu'il est nécessaire de l'employer dans les ouvrages hydrauliques.

M. Sage prétend que le moyen des tonnes ou caisses que l'on dépose sous l'eau est illusoire, en ce que le béton prend avant d'être déposé une certaine consistance, et qu'il n'y a qu'une de ses faces en contact avec l'eau. Mais rien n'empêche de faire sur-le-champ l'immersion de la caisse, et de pratiquer dans les planches qui la composent autant de trous qu'on le veut; il suffit d'ailleurs du contact d'une partie du béton avec l'eau, pour étudier ce qui se passe sur cette même partie.

Il est vrai qu'une enveloppe quelconque ôte tout moyen de reconnaître si la masse que l'on expose aurait, sans ce secours, conservé ou non sa forme primitive sans se détremper ou sans s'étendre ; mais c'est une chose qu'il importe peu de savoir, car on n'est jamais dans le cas d'employer du béton de cette manière; et si les circonstances l'exigeaient, on trouverait mille moyens de le contenir, au moins pendant les premiers jours; ce qui suffirait.

Nous ferons observer en passant que la matière extractive des bois neufs qu'on n'a point trempés, s'oppose au durcissement des parties du béton quelle touche; qu'ainsi, lorsqu'qp veut faire usage de caisses, il faut les mettre pendant quelques jours sous l'eau avant^que de s'en servir.

Le but même de nps expériences exigeoit que nous eussions sans cesse sous les. yeux plusieurs centaines de mortiers hydrauliques; nous avons dû par conséquent recourir à des enveloppes d'un petit volumc> et préférer à de petites caisses de bois des gobelets coniques de verre

• (i) Recherches expérimentales sur la meilleure composition des ciments hydraulique». (Biblioih. biitann., tom.

blanc de o*,io à o w ,i2 centimètres de hauteur, sur 0^,07 à o-.oS centimètres de diamètre.

Plusieurs personnes pensent qu'il faut absolument opérer sur de grandes quantités de matières pour obtenir des résultats incontestables : cela est vrai dans quelques cas ; mais ici la certitude des résultats dépend moins de la quantité des matières que de l'exactitude des épreuves. Cependant, pour n'avoir rien à nous reprocher, nous avons répété en grand, c'est-à-dire, en faisant usage de caisses et de très petites tonnrs , plusieurs expériences qui laissaient des doutes par la singularité même de leurs résultats. Elles ont été confirmées sans exception.

Nous n'avons vu nulle- part que les chimistes et architectes qui se sont occupés des bétons les aient soumis à des épreuves comparatives bien rigoureuses; la plupart se sont contentés de les essayer à coups de marteau, ou d'y enfoncer, soit des coins, soit des tiges de fer, sans égard à la résistance qui a du naître de la disposition fortuite et de l'inégalité des recoupes introduites dans le mélange. On "sent que de pareils moyens n'ont pu donner des résultats bien exacts. Il fallait supprimer les recoupes, parccqu'elles n'entrent que comme remplissage, et (pie les qualités du mortier hydraulique proprement dit en sont tout-à-fait indépendantes.

Tous nos bétons ont été soumis à deux expériences principales, savoir, la mesure du temps employé par chacun d'eux pour parvenir du degré de consistance primitif à un degré de consistance déterminé, et la mesure de leurs duretés relatives à différentes époques.

I-i première expérience s'est faite au moyen d'une tige d'aqer bien ronde et bien lisse, de 0,00 1 2 de diamètre, limée carrément à l'une de ses extrémités , et engagée par l'autre dans un culot de plomb, du poids de o k ,3o. lia vitesse du durcissement a été exprimée par le nombre de jours qui se sont écoulés depuis l'immersion du béton , jusqu'au moment où sa surface a pu porter la tige sans dépression sensible. Les duretés relatives ont été déterminées par les enfoncements comparés dune tige aiguè d'acier fondu, soumise, au moyen d'une ma-

chine, à une percussion réglée et constante. Cette machine se compose de deux montants mm de fer, assujettis verticalement sur une pièce de hois de chêne (fig. 1 et 2, pl. II ), et suivant lesquels peuvent glisser un euhe c, également de fer, qui sert de tète à la tige T, et un mouton M. R est un petit plateau circulaire, soudé à l'extrémité d'une forte vis, dont l'écrou est engagé dans la pièce de hois; ce qui donne le moyen de l élever ou l'abaisser à volonté.

Le béton en expérience se place sur le plateau R , de telle façon que lorsque la pointe de la tigcT touche à sa surface, les bras bb du cube c, soient à zéro des divisions gravées sur les faces des montants. On assujettit alors le vase qui le contient, au moyen des vis VV, qui portent chacune un collet à leur extrémité; on élève le mouton jusqu'à l'arrêt a; on le laisse tomber, et on lit sur les divisions le nombre de millimètres dont la tige est entrée.

Les bétons ne sont guère soumis, dans les constructions ordinaires, qu'à des forces mortes, qui tendent à les écraser ou à les rompre en tirant. Ils opposent à ces forces des résistances qui ne sont point simplement proportionnelles à celles qu'ils font éprouver à une pointe soumise à l'action d'une force vive; et comme c'est le premier genre de résistance qui nous intéresse principalement, nous avons dû chercher par quels rapports il dépend du second. Nous avons trouvé {voyez tableau n° 3) « que les carrés des nombres qui expriment les enfonec- ■ ments de la tige, sont réciproquement proportionnels aux résistances « à la force qui tend à casser (i).» C'est d'après ce principe que nous avons ramené les résultats donnés par la machine, à ce qu'ils sont actuellement dans les tableaux. Nous prévenons sur-tout qu'il n'y a rie

(i) Ed examinant le tableau n° 3, on s'apercevra facilement que les résultats de l'expérience et ceux du calcul diffèrent quelquefois de plusieurs centièmes; mais en réfléchissant à toutes les causes d'anomalies qui se glissent dans les expériences de cette nature , on sera convaincu qu'il n'est guère possible d'arriver à une coïncidence parfaite.

de commun enlre ces nombres et ceux qui expriment les résistances des mortiers ordinaires dont il est question dans la troisième section. Ceux-ci représentent en effet le nombre de décagrammes, ou le poids sous lequel se casse un prisme de dimensions données , et soumis d'une certaine manière à l'action de ce poids ; les premiers ne sont que des nombres abstraits qui perdent toute signification dès qu'on cesse de les comparer ensemble.