SUR LA THÉORIE DES MORTIERS ET DES CIMENTS CALCAIRES

La solidification des mortiers a été de tout temps un sujet de controverse: Vitruve s'en est occupé, et de nos jours plusieurs chimistes célèbres en ont fait l'objet de leurs méditations. 11 serait aussi fastidieux qu'inutile de rappeler ici tous les systèmes singuliers ou bizarres publiés sur cette matière; il en est dans le nombre qu'il suffirait d'énoncer pour en montrer le ridicule. Nous nous bornerons, dans ce qui va suivre, à discuter le plus brièvement possible les hypothèses plausibles les plus remarquables; et nous suppose* rons que le lecteur a retenu les principaux faits énoncés dans le cours de cet ouvrage.

La cause des phénomènes a été attribuée d'abord à la régénération de la chaux par l'action lente et successive de l'acide carbonique de l'atmosphère. Cette opinion, accréditée par Black, Hyggins, Achard et beaucoup d'autres, a été long-temps dominante. Mais Darcet, en analysant quelques mortiers provenant de la démolition de la Bastille, n'y trouva que la moitié de l'acide exigé pour la saturation de la chaux; et tout récemment M. John de Berlin a reconnu que des mortiers très-anciens et fort durs étaient loin d'en contenir cette proportion : d'après ces faits et nos propres remarques sur la difficulté qu'éprouve l'acide carbonique à s'introduire dans les maçonneries profondes, l'explication admise ne pouvait être maintenue.

Les expériences de Cuyton Morveau sur les réactions mutuelles, par voie humide, de l'eau de chaux et des dissolutions de silice et d'alumine dans la potasse ou la soude , avaient fait présumer, avec quelque vraisemblance , que l'affinité chimique peut jouer un rôle important dans les bons mortiers, et

qu'une partie de l'alumine et de la silice des sables, attaquée par la chaux, entrait en combinaison avec elle. Cette opinion, à laquelle nous nous sommes arretés dans nos premières recherches, a été aussi pendant quelque temps celle de M. John; mais ce savant chimiste n'a pas tardé à en reconnaître l'insuffisance, en s'assurant par des expérieuces directes que la chaux caustique, même bouillante, n'attaque pas le quartz; bientôt après (sur quelques objections de M. Berthier) nous nous sommes convaincus, de notre côté, en désagrégeant par l'acide muriatique des mortiers âgés de dix-huit mois (dont le sable avait été préalablement pesé très-exactement), que la chaux hydraulique est également sans action sur les sables granitiques.

Dans cet état de choses , les notions les plus précises que l'on ait encore sur l'endurcissement des alliages mortiers, se réduisent à savoir qu'il n'y a ui combinaison entre la chaux et le sable, ni transformation intégrale de cette chaux en carbonate par le concours d'uu principe appelé de l'extérieur.

Reste donc à examiner l'influence possible d'uu agencement mécanique des parties, en tant que résultant ou d'un simple enchevêtrement, ou de la cohésion propre de la chaux comparée à son adhérence pour les substances quartzeuses ou calcaires enveloppées.

L'hypothèse d'un simple enchevêtrement ne soutient pas l'examen, parce que deux corps quelconques , assemblés à tenons et mortaises et sans colle , se séparent toujours, à section égale, sur l'assemblage même, et non ailleurs, lorsqu'ils sont soumis à une puissance de traction dirigée d'une manière quelconque par rapport à cet assemblage; d'où il suivrait qu'aucun mortier ne serait supérieur à sa gangue en résistance.

Macquer parait être le premier qui ait cherché à expliquer la résistance du mortier par l'adhérence de la chaux comparée a sa cohésion propre. «La « grande finesse de cette matière, dit-il, et cette extrême division qui la ré- « duit tout en surfaces, lui donne la faculté de s'appliquer très-iinmédiate- « ment sur la superficie de sable et d'y adhérer avec une force proportionnée « à la justesse et à l'intimité du contact. » Ce savant chimiste se rend compte d'ailleurs de la supériorité de l'agrégat sur la gangue par la propriété qu'ont les parties de la chaux éteinte d'adhérer à des corps durs plus exactement qu'entr'elles , ou en d'autres termes, par la supériorité de son adhérence sur sa cohésion. Ce système a été développé tout récemment, mais non publié par l'ingénieur des ponts-et-chaussées M. Girard.

Loriot et Lafaye n'ont vu que des enchevêtrements dans l'agrégation des

mortiers; aussi tous leurs soins se sont-ils dirigés vers le perfectionnement physique de la gangue, à laquelle ils se sont efforcés de donner une grande compacité, soit en adoptant des procédés d'extinction qui, divisant peu la matière, n'exigeassent qu'une faible quantité d'eau, soit en introduisant après coup de la chaux vive en poudre dans le mortier; l'expérience n'a point complètement justifié ces tentatives.

Avant que d'aller plus loin, et pour ne pas trop compliquer cette discussion, nous allons définir l'adhérence telle qu'on doit l'entendre, et examiner après, le système de Macquer dans toutes ses phases.

L'adhérence est la résultante de ces forces intimes et inconnues qui n'agissent qu'au contact : elle augmente donc avec le poli des surfaces quand on applique des corps durs contre des corps durs, et avec les aspérités des surfaces, quand on applique un corps mou ou fluide contre un corps dur; mais les aspérités des surfaces, tout en multipliant les contacts, ne peuvent rien ajouter à la force d'un agrégat, si la cohésion de la gangue est beaucoup moindre que son adhérence, car la rupture ou séparation se fera constamment dans la gangue, et tout excès d'adhérence, au-delà de la limite qui constitue l'inégalité énoncée, sera évidemment superflu.

La première conséquence à, déduire de cette observation, est qu'à grosseur égale le poli plus ou moins parfait des grains dans une même nature de sable ne saurait influer sur la résistance des mortiers à chaux hydrauliques.

Les agrégats présentent quatre cas extrêmement remarquables : i° La gangue peut durcir sans retrait sensible, et son adhérence est beaucoup plus forte que sa cohésion; appclons-Ia G';

u° La gangue ne peut durcir sans prendre de retrait, et son adhérence est beaucoup plus forte que sa cohésion; appelons-la G";

3° La gangue peut durcir sans retrait sensible, mais son adhérence est beaucoup moindre que sa cohésion ; appelons-la G'" ;

4° La gangue ne peut durcir sans retrait, et sa cohésion est beaucoup plus forte tjue son adhérence; appelons-la G*".