CHAPITRE

Influence du degré de cuisson des Pouzzolanes artificielles sur la résistance des Bétons.

On sait (i) que l'action du feu, selon sa durée et son intensité, modifie de diverses manières les composés d'oxides métalliques qui lui sont soumis; que certains oxides passent à un moindre degré d'oxidalion, tandis que d'autres se constituent à l'état de peroxides; que quelques uns se réduisent, etc. etc.; qu'en un mot, il survient de grands changements qui en amènent aussi de très grands dans les propriétés des composés.

Il suit de là que les matières à pouzzolanes, soumises à la cuisson, doivent présenter divers degrés d'énergie, selon que cette cuisson a été plus ou moins forte. Personne, que nous sachions, n'a cherché encore à en déterminer l'influence sur la dureté des bétons. On retrouve, à dire vrai , dans tous les traités de construction , dans tous les devis, la même maxime énoncée ainsi, relativement au ciment ordinaire : Le ciment devra être fait avec du tuileau bien cuit. Mais que signifient ces mots bien cuit? Il y a un nombre infini de degrés de cuisson ; la

(i) Théiiard, Traité de Chimie.

brique est cuite , selon l'acception ffénérale du nio( , quand le feu a développé entièrement la couleur brune ou rouge qui la caractérise, quelle est sonore, et ne se détrempe point dans l'eau; elle est biscuite quand elle a subi une nouvelle cuisson ; sa couleur est alors plus foncée, sa dureté plus grande; elle est moins avide d'eau qu'auparavant, et résiste mieux aux intempéries. Elle est surcuite, ou calcinée, quand elle a subi une demi-vitrification; sa cassure est alors vitreuse, sa couleur gris de fer; elle ne bappe plus à la langue, elle raie le verre, etc. Il suffit d'étudier dans ces trois états l'argile ferrugineuse, base essentielle des briques et des poteries rouges, pour savoir ce qui résulterait des degrés intermédiaires. Cest aussi ce que nous avons fait.

La bouille présente également trois cas remarquables : soumise à un feu actif, elle se prend eu scories cellulaires, dures et pesantes; à un feu modéré et continu , elle se réduit en masses noires , cbarbonneuses , très légères , et passe enfin à l'état de cendres plus ou moins rousses.

Le scbiste bleu, chauffé jusqvi'au rouge, et maintenu ainsi pendant plusieurs heures, perd sa couleur pour en contracter une nouvelle qui tire sur le roux doré; c'est ce terme que nous avons nommé premier degré de cuisson ; si on active le feu en portant sa chaleur jusquau blanc, ses feuillets se boursoufflenf et se prennent en masses poreuses , légères , friables , d'un vert pâle : c'est le dernier degré.

Le basalte n'éprouve, dans ses apparences physiques, qu'une très légère altération par l'effet soutenu du feu rouge; il coule au feu blanc.

Le grès ferrugineux se comporte de la même manière. Nous avons étudié les propriétés de ces diverses substances, considérées comme pouzzolanes, dans les différents états que nous venons de décrire, mais seulement dans leur combinaison avec des chauxcommunes et une chaux hydraulique moyenne. Nos conclusions, par conséquent , ne s'étendront point aux chaux éminemment hydrauliques.

En parcourant le tableau n° 4 > ^^ ^'oit :

1° Que le premier degré de cuisson convient à l'argile et au grès ferrugineux ; que l'énergie de ces matières s'affaiblit rapidement , a mesure qu'elles approchent du terme où elles commencent à subir une espèce de vitrification (1);

2° Que la houille, réduite en cendres à un feu lent, l'ejnporte sur celle qui est parvenue à l'état de scories, dures ou friables, pesantes ou légères ;

(i) On lit dans le Cours de construction de M. Sganzin, inspecteur-général des ponts et chaussées , « qu'on peut donner de la qualité à un ciment provenant de <( briques tendres, en lui faisant éprouver, dans un fourneau à réverbère, un haut « degré de calcination; que le bon résultat de cette opération est conforme aux « principes, etc. » A l'appui de cette observation, M. Sganzin cite une expérience faite en grand à la construction du radier général du pont d'Aletandrie. Cette expérience n'est point contradictoire avec nos résultats; car la chaux dont on se sert à Alexandrie est une chaux éminemment hydraulique, que l'on lire de Casai sur le Pô ( T'oyez, pour ce qui concerne les chaux éminemment hydrauliques, le chap. X). Quant aux principes dont parle l'auteur, nous ne les connoissons point; nous doutons même qu'on en ait jamais posé sur cette matière. Guyton de Morveau a cependant indiqué, dans un rapport sur les schistes de Cherbourg, que la cuisson des substances à pouzzolane devait être dirigée de manière, que le fer qu'elles contiennent ne passât pas à l'état de fonte, en se réduisant par le contact du charbon; or le fer nous paraît être plus voisin de l'état métallique dans la brique noirâtre et vitreuse qui résulte d'un excès de calcination, que dans la brique brune ou rouge de première cuite. Ainsi l'opinion de Guyton , si on veut l'admettre comme principe, est loin de conduire à cette régie générale, qu'il faut calciner la brique pour en tirer de bon ciment. La pouzzolane rouge ou jaune des environs de Rome est évidemment à l'état d'argile ocreuse de première cuite ; si on l'expose à un feu violent , elle se change en émail noir, et perd ses propriétés.

Nous ferons remarquer, sans toutefois en tker aucune Conséquence, que les cintf matières à pouzzolanes dont il est question dans ce chapitre, modifiées par le feu de manière à jouir de toute leur énergie, semblent en même temps être arrivées à ce point, qu'elles ont la moindre pesanteur spécifu|ue possible, et toute la faculté abscÀbante (pour l'eau) dont elles sont capables. (Faculté absorbante doit s'entendre de la propriété qu'ont les corps secs et poreux de s'imbiber d'une certaine quantité d'eau; il ne s'agit point d'une action chimique.)

( 39) 3*^ Que le schiste bleu demande à être LoursoufHé; 4" Qu'enfin le basalte doit couler.

C'est svir-tout lorsque Ton combine ces substances avec une chaux commune très grasse, qui par elle-même n'a que peu d'énergie, que 1 influence du degré de cuisson se manifeste. Nous nous contenterons de citer, eu les simplifiant, les rapports des résistances des bétons fabriqués avec la chaux n° i3, en renvoyant au tableau même pour l'examen des autres résultats.

Résistances relatives des bétons âgés d'nn an .

Béton contenant argile ferrugineuse de première cuite. i ,oo

Idem argile biscuite o,3o

Idem argile à demi vitrifiée 0,17

Béton contenant cendres de houille 1,00

Idem. scories de houille, dures et pesantes. 0,62

Idem scories de houille, friables et légères. 0,10

Béton contenant basalte coulé 1,00

Idem basalte de première cuite 0,16

Béton contenant schiste boursoufflé en masses spongieuses 1,00 "

Idem. schiste de première cuite 0,12

Béton contenant grès ferrugineux de première cuite. . . 1,00 Idem grès ferrugineux coulé 0,48

Les nombres qui expriment ici les résistances ne sont, pour plus de simplicité, comparables que de deux à deux, ou trois à trois, pour chaque espèce de béton ; notre objet u est pas de constater l'efficacité

de telle ou telle pouzzolane par rapport à telle autre : les proportions des éléments de chaque espèce sont tellement variables , que cette comparaison ne serait d'aucune utilité. Il est constant que, dans certains endroits, les schistes peuvent l'emporter sur les argiles, tandis que le contraire aura lieu dans d autres.

On peut déjà concevoir que des expériences comparatives sur les mortiers, toutes grossières quelles paraissent d abord, demandent une grande attention , parcequ'il existe une foule de causes d'anomalies qu'il faut écarter. Dans une même foiunée de briques, par exemple, il y aura autant de degrés de cuisson différents qu'il existe de lits de briques; si par mégarde on emploie, tantôt du ciment provenant des lits inférieurs, tantôt du ciment des lits supérieurs, et qu'on veuille comparer ensuite<i60us divers rapports les Bétons qui en résultent , on sera conduit à de fausses conséquences. '

CHAPITRElII.

Influence des proportions de la Chaujc, relativement à la quantité et à la qualité des autres matières qui entrent dans la composition des Bétons.

Supposons, dune part, une chaux hydrauhque très maigre, et de l'autre , une chaux commune très grasse , l'expérience a démontré depuis long-temps que pour former du béton également gras avec la même pouzzolane et ces deux chaux prises séparément, il en faut employer d'inégales quantités ; il en sera de même de diverses pouzzolanes à l'égard d'une même chaux. Il suit de là que, pour prescrire des proportions, il faudrait avoir fait autant d'essais qu'il y a de diverses substances ; travail impossible à un seul homme. C'est donc à chaque constructeur d'étudier, sous ce rapport, les matériaux dont il

<îoi). disposer. En présentant quelques expériences , nous n'avons tl'autre but que de démontrer l'importance de l'étude que nous recommandons, et de combattre quelques vieilles erreurs qui, devenues préceptes , semblent même interdire le doute.

En examinant le tableau n" 5, on en tire les conclusions suivantes : Si Ion prend en volumes i,oo de sable et i,oo de ciment de brique rouge ensemble, ou 2,00 de ciment seul, pour composer un béton, qu'on fasse varier la dose de chaux depuis 2,70 jusqu'à o,5o (la chaux est censée mesurée en poudre éteinte par immersion) , les l'ésistances des bétons correspondants, croîtront et décroîtront entre ces deux limites, tant pour vuie chaux commune que pour une chaux hydraulique moyenne.

Le maximum de résistance du béton à chaux commune très grasse, contenant sable et ciment , correspondra à une quantité de chaux comprise entre 1,00 et o,5o, mais plus voisine de i,oo que de o,5o. Si le béton ne contient que du ciment, ce maximum sera compris entre i,5o et 1,00, mais plus près de 1,00 que de i,5o; de sorte que 1 ,00 de chaux est le terme moyen en-deçà et au-delà duquel se trouvent, à de très petites distances, les maxima que nous cherchons dans les deux cas spécifiés.

Pour une chaux hydraulique moyenne, ces maxima ne dépassent point le même terme 1,00 dont ils sont très voisins. Il est certain qu'ils doivent s'en écarter de plus en plus en remontant, à mesure que lè degré de maigre de la chaux augmente; il peut même arriver que les limites des proportions comprises dans le tableau n° 5 soient dépassées, comme nous lindiqueiit les deux dernières expéiienccs du tableau n° 12.

Nous ferons actuellement observer qu'un volume de chaux en poudre obtenue par immersion , ne produit guère, lorsqu'on le réduit en pâte, que 0,60; or o,Go contre 2,00 de sable et ciment, ou de ciment seul, donne im mortier excessivement maigre. Au-dessous de 0,60, la chaux disparaît en quelque sorte; les matières semblent n'àvoil' été que mouillées , et il n'y a plus de liaison. Ces faits prouvent donc,

contre l'opinion commune, que, pour tous les bétons à chaux grasses et même moyennes, il vaut mieux pécher par défaut de chaux que par excès. t*

Ces observations ne présenteraient qu'un médiocre intérêt, si l'influence des proportions sur la résistance des bétons, n'était que faiblement prononcée; mais on voit qu'entre des limites peu étendues, selon les circonstances et la nature de la chaux, elle peut aller jusqu'à décupler cette résistance, ce qui mérite bien qu'on y fasse attention. En général, les proportions jouent un rôle d autant plus remarquable, que la chaux et la pouzzolane que l'on emploie ont moins d'énergie.