ACTION DES SELS ET DES GAZ CONTENUS DANS TEAU DE MER

L'action des sels de magnésie est plus rapide et peut devenir plus dangereuse : en effet, elle tend à donner par double décomposition de Taluminate de magnésie et du sulfate de chaux; tant que ce dernier peut se dissoudre à mesure qu'il se produit, le danger n'est pas grand, parce que l'aluminate de magnésie peut remplacer jusqu'à un certain point celui de chaux, et ne causer qu'une diminution momentanée dans la solidité. Si, au contraire, l'aluminate est irrégulièrement disséminé et concentré dans certaines parties, la double décomposition précédente peut être accompagnée de la cristallisation du sulfate de chaux, et par suite d'un gonflement.

Nous ne pouvons pas avancer que le silicate de chaux soit décomposé par les sels de magnésie, attendu que la plus grande affinité de la silice pour la magnésie et de l'acide sulfurique pour la chaux seraient les raisons prédominantes de cette double décomposition; l'affinité de la silice pour la magnésie n'est pas aussi prépondérante que celle de l'alumine. Il en résulterait que l'action très-nuisible des sels de magnésie doit s'exercer principalement sur les chaux hydrauliques contenant beaucoup d'alumine, et qu'elle doit être bien moindre, .peut-être môme nulle, pour les chaux exclusivement siliceuses.

L'acide carbonique agit de môme d'abord sur la chaux libre, puis sur l'aluminate et enfin sur le silicate. Il produit seulement du carbonate de chaux; mais ce composé, étant pulvérulent, ne peut remplacer la solidité détruite par sa formation. Ainsi l'acide carbonique produit infailliblement la désagrégation, si toutefois le mortier est assez poreux pour que l'eau de mer se renouvelle facilement. L'hydrogène sulfuré agit de môme, et son action est encore plus nuisible, parce qu'il se produit irrégulièrement dans la mer et qu'il peut, dans certains cas, donner lieu, par l'accès momentané ou périodique de l'air atmosphérique, à du sulfate de chaux cristallisé, et par suite à un gonflement ou un soulèvement d'écaillés successives.

Second cas. — La chaux étant en excès relativement à la proportion d'acide carbonique contenue dans l'eau de mer, le mortier solidifié contiendra de la chaux libre sur ses surfaces; une partie sera lentement carbonatée, mais une autre partie sera dissoute, et par conséquent le mortier deviendra progressivement poreux; l'eau de mer pourra donc se faire jour peu à peu vers l'intérieur du mortier, et les actions analysées précédemment auront alors lieu.

On peut en tirer la conséquence suivante :

Les mortiers composés de chaux hydraulique et de sable n^ peuvent donner de bons résultats que dans le cas où les précautions adoptées dans leur préparation et leur mise en œuvre les rendent presque imperméables après la prise. Parmi ces précautions, les unes sont essentiellement pratiques, les autres, au contraire, sont relatives à la composition de la chaux employée et à la proportion d'acide carbonique et d'acide suifhydrique que renferme l'eau de mer. La chaux peut et doit être en excès

d*autant plus grand que l'acide carbonique et Thydrogène sulfuré sont plus abondants. On ne peut arriver à la détermination de l'excès de chaux libre le plus convenable dans un cas spécial que par comparaisoo avec d'autres cas, bien observés, dans lesquels les mortiers sont reconnus solides.

L'action des sels de magnésie de l'eau de mer peut être très -nuisible, et elle s'exerce principalement sur les mortiers faits avec des chaux alumineuses. Leur action doit être presque nulle sur les mortiers faits avec des chaux siliceuses.

La grande différence entre l'emploi des mortiers dans l'eau de mer et dans l'eau douce résulte de causes très-nombreuses : d'abord des mouvements violents et des variations périodiques rapides dans la pression, dues aux vagues et à la marée ; ensuite et peut-être principalement d'actions chimiques plus complexes et plus énergiques, dont jusqu'à présent on n'a pas cherché à rendre compte. L'action des sels de magnésie est certainement fort grande, mais ce n'est pas la plus importante, parce qu'elle est de même ordre que celle de l'eau seule, et qu'on pourrait l'annuler en adoptant partout les précautions qui auraient donné de bons résultats dans une localité.

Les actions les plus dangereuses sont celles qui sont variables d'un port à l'autre et qui ont un temps bien plus long pour s'exercer, en raison du retard que le chlorure de sodium apporte à la prise : ce sont ceHe> de Tacide carbonique et de l'hydrogène sulfuré, dont la proportion est très-variable et qui exigent pour une prise définitive et stable un excès de chaux proportionnel à leur quantité. C'est là le véritable problème de l'emploi des mortiers à la mer.

Les ciments contenant un faible excès de chaux se comportent un peu différemment, mais sont sujets aux mêmes actions chimiques de l'eau, de l'acide carbonique, de l'hydrogène sulfuré et des sels de magnésie.

Pendant le temps généralement assez court qui précède la prise, une faible partie de la chaux libre est enlevée ; au moment de la prise, la contraction est plus ou moins forte, suivant que le sable est en moindre ou en plus grande proportion. Elle force la chaux à se porter vers la surface, où l'acide carbonique de l'eau de mer la transforme assez rapidement en carbonate.

Il est donc bien plus facile d'obtenir avec des ciments des constructions à peu près imperméables; pour lesquelles, par suite, les actions chimiques sont à peu près nulles. Les précaution^ indispensables dans la préparation et dans l'emploi ont pour but d'obtenir pendant la prise une contraction assez grande pour que la texture du cimentsoit suffisamment serrée.

Dans le cas d'un ciment perméable, les actions des sels de magnésie, dé l'acide carbonique et de l'hydrogène sulfuré devraient être plus énergiques que pour les mortiers, parce qu'elles se portent presque immédiatement sur les composés actifs de la chaux.

DES DÉDUCTIONS FOURNIES PAR LA DISCUSSION DES RESULTATS DES ANALYSES DES CALCAIRES, DES CHAUX HYDRAULIQUES, DES CIMENTS, DES MORTIERS ET DES POUZZOLANES.

La discussion des résultats des analyses de ces différents matériaux hydrauliques peut permettre de tirer des conclusions théoriques sur l'emploi de ces matériaux et Tindication des expériences les plus urgentes.

L'homogénéité des chaux hydrauliques, des ciments, etc., est une condition indispensable de la réussite des constructions à la mer. Cette homogénéité est souvent très-difficile à ohtenir, parce que les calcaires siliceux ouai^ileux sont presque toujours hétérogènes.

On emploie, dans les constructions hydrauliques, pour relier les différents matériaux de formes et de dimensions extrêmement variées :

i^ Les chaux hydrauliques mélangées avec une proportion assez grande de sable ;

2* Les ciments artificiels ou naturels à prise lente ou rapide, presque toujours mélangés avec du sable ;

3* Des mélanges de pouzzolanes, de chaux grasse ou hydraulique et de sable.

Les chaux hydrauliques et les ciments proviennent de la cuisson des calcaires intimement mélangés, soit naturellement, soit artificiellement, avec une proportion plus ou moins forte de sable quartzeux ou d'argile.

La qualité du produit obtenu dépend d'un grand nombre de circonstances :

De l'homogénéité et de l'intimité du mélange; de la proportion du sable fin; de celle de l'argile ;

De la température à laquelle est faite la cuisson, et, par suite, de la nature du combustible employé, de la grosseur des morceaux ou des briquettes ;

Du mode de conservation à Pair et à l'humidité, ou dans des vases hermétiquement clos.

Les précautions pratiques adoptées dans l'emploi des matériaux différents ont une très-grande influence sur la réussite, c'est-à-dire sur la stabilité des constructions.

Il importe de distinguer, pour les chaux hydrauliques, celles qui proviennent des calcaires exclusivement siliceux, et celles qui sont produites par les calcaires mélangés d'argile.

Les premières contiennent :

Silicate de chaux, formé par voie sèche; chaux caustique en excès assez grand, une proportion plus ou moins* forte d'oxyde de fer, de sable en gros grains, quelquefois môme de carbonate de chaux, restés inertes.

En présence de l'eau de mer, les chaux mélangées avec du sable donnent lieu à une série dé réactions, parmi lesquelles on peut distinguer les suivantes :

Hydratation du silicate de chaux. — Ce composé prend lentement de la cohésion en se contractant un peu, et en poussant vers la surface extérieure, soit des constructions, soit des pores qu'on distingue toujours dans les mortiers, une partie de la chaux en excès. L'hydratation du silicate de chaux détermine la prise ; elle ne peut être convenable que si les diverses parties des calcaires n*cnt pas été soumises à des températures trop différentes.

Les analyses des mortiers faits avec la chaux du Theil indiquent avec beaucoup de netteté la composition de Thydrosilicate de chaux, SiO^ +3CaO + 6HO, composition qui a été retrouvée dans plusieurs mortiers très-différents.

Ce silicate contient (en nombres ronds) :

Silice 25

Chaux 47

Eau 28

iCO

Hydraiation de la chaux libre, dans le cas d'une chaux non éteinte en poudre d'avance, suivie bientôt de sa dissolution partielle , de sa combinaison lente avec l'acide carbonique, Vhydrogène sulfuré, et de son action sur les sels de magnésie. — La proportion de chaux encore libre qui restera dans le mortier au moment delà solidification, sera très-variable, suivant la cuisson qui rend la prise plus ou moins rapide, suivant le mode d'emploi, et suivant la composition de l'eau de la mer dans la localité proposée.

Il est important que le mortier solidifié retienne encore une certaine proportion de chaux libre; par conséquent, l'excès de chaux caustique que doit renfermer la chaux employée^ doit être d'autant plus grand que la prise est plus lente, que la température de la mer est plus élevée, que l'eau de mer renferme une plus forte quantité de sels de magnésie, d'acide carbonique et d'hydrogène sulfuré. La proportion de chaux en excès la plus convenable ne peut être déterminée que par des expériences pratiques spéciales, faites dans chaque localité.

De toutes les actions qui enlèvent la chaux au mortier, ou qui la transforment en composés inertes ou nuisibles, les plus importantes sont celles qui sont variables d'un port à l'autre, celles de l'acide carbonique et de l'hydrogène sulfuré. L'acide carbonique donne seulement du carbonate de chaux, matière inerte; l'hydrogène sulfuré peut, dans certaines conditions, notamment en présence de l'air, donner du sulfate de chaux, susceptible de cristalliser et de faire éclater le mortier par gonflement.

La chaux hydratée que contient encore le mortier, principalement vers la surface, se combine lentement avec l'acide carbonique, et tend à former une couche peu perméable de carbonate de chaux, résultat extrêmement utile, puisqu'il remplace les dépôts de coquillages, les

herbes, la vase, ou autres circonstances extérieures, qui, dans bien des localités, préservent d'assez mauvais matériaux.

L'imperméabilité ne peut être obtenue qu'en réunissant deux conditions : la compacité du mortier, qui dépend du mode de préparation et d'emploi ; l'excès convenable de chaux hydrafée au moment de la prise. Il est difficile de déterminer les précautions nécessaires dans la mise en œuvre d'une chaux hydraulique, de composition connue, pour obtenir un mortier bien compacte, qui ne contienne ni un trop grand excès, ni une proportion trop faible de chaux libre : cependant le mortier se décompose avec plus ou moins de rapidité si ces deux conditions ne sont pas remplies ; en effet, si l'excès de chaux est trop grand relativement à l'acide carbonique de l'eau de mer, une partie de la chaux sera dissoute, le mortier deviendra plus poreux, et l'eau de mer pourra se renouveler dans l'intérieur. Si l'excès de chaux n'est pas assez fort, on arrivera difficilement à éviter la porosité, et comme le carbonate de chaux, formé après la prise, n'est pas en proportion assez grande pour boucher les pores, l'eau de mer pourra pénétrer.

L'inconvénient est d'autant plus grave que la construction est placée dans des conditions plus défavorables ; c'est-à-dire soumise à des différences de niveau de l'eau, constantes ou périodiques, et qui tendent à faire filtrer l'eau à travers le mortier.

Dans ce cas, une fois que l'eau de mer a pénétré, elle doit amener au bout de peu de temps la désagrégation presque complète, en agissant par l'eau, les sels de magnésie, l'acide carbonique et l'hydrogène sulfuré. La chaux en excès est bientôt saturée ou enlevée, et les actions se portent sur le silicate de chaux. Il perd progressivement de la chaux, et par suite le mortier se désagrège.

Il résulte de là que les précautions nécessaires, soit pour la composition chimique, soit pour le mode d'emploi, sont d'une importance variable avec le genre de construction : un mortier peut très-bien résister dans certaines conditions, «parce que l'eau demern'apasune grande tendance à passer au travers, et se désagréger rapidement dans d'autres circonstances.

Un calcaire contenant de l'argile en mélange intime et homogène donne parla cuisson :

Du silicate dechaqx, de l'aluminate de chaux, du silicate d'alumine et de chaux dans les parties les plus fortement chauffées, delà chaux caustique en excès; puis de l'oxyde de fer, du sable en gros grains, sur lesquels la chiiux n'a pu avoir qu'une action très-faible pendant la cuisson, peut*étre môme un peu de carbonate de chaux non décomposé : ces derniers peuvent être considérés comme inertes.

L'immersion d'un mortier fait avec du sable et une chaux hydraulique de cette nature donne lieu à des réactions un peu plus complexes que celles exposées précédemment.

Le silicate de chaux et l'aluminate de chaux s'hydratent tous les deux,

et doivent faire prise à peu près en même temps, ce qui .'exige des précautions pratiques spéciales, parce que leurs affinités pour Peau sont assez différentes. La chaux en excès décompose le silicate d'alumine et de chaux pour produire les deux composés utiles, silicate et aluminaie de chaux hydratés. Il faut encore que leur prise soit parallèle à celle des deux composés formés par voie sèche, et qui, lors de l'immersion, n'ont plus qu*à s'hydrater.

Les actions sont plus compliquées que pour les chaux exclusivement siliceuses, et par suite l'emploi des chaux alumineuses doit exiger de plus grandes précautions.

Les actions de Teau de mer, des sels de magnésie, de l'acide carbonique, de l'hydrogène sulfuré, avant comme après la prise, sont d'ailleurs les mômes que dans le cas précédent. La pénétration de l'eau de mer doit toujours déterminer la désagrégation au bout d'un temps plus ou moins long. La seule différence à signaler est que l'aluminate de chaux est attaqué avant le silicate, et doit être en partie transformé en aluminate de magnésie ; par conséquent, dans des circonstances analogues, la décomposition peut être plus lente ou plus rapide.

Dans les deux cas, l'homogénéité des matériaux employés est une condition des plus importantes; les bancs calcaires contiennent très-souvent le sable fin et l'argile répartis fort irrégulièrement ; il est indispensable de les rendre homogènes par des procédés mécaniques; souvent même, une double cuisson est extrêmement utile.

Une chaux hydraulique contenant un trop grand excès de chaux caustique, peut être même employée très-avantageusement. On peut obtenir qu'une partie du carbonate de chaux ne soit pas décomposée en modérant la température pendant la cuisson; on peut laisser la chaux bien cuite exposée à l'air pendant un temps assez long pour que l'acide carbonique puisse saturer une partie de la chaux; ces deux procédés ont l'avantage de rendre la prise plus rapide ; mais ils exigent tous les deux des précautions particulières pour lesquelles il faudra faire des expériences spéciales.

Enfin il est possible de remédier à l'excès de chaux en employant du sable contenant un peu d'argile ; cette dernière se comporte comme pouzzolane à l'égard de la chaux en excès et produit une nouvelle proportion de silicate et d'aluminate de chaux, qui peuvent concourir k la solidité. Pour cet emploi de l'argile, il faut encore des précautions spéciales dont la nécessité sera rendue bien évidente par ce que nous dirons plus loin sur les pouzzolanes.

Les ciments sont obtenus par la cuisson de calcaires contenant une assez forte proportion d'argile; ils renferment presque toujours del'oxyde de fer et quelquefois du sulfate de chaux.

On doit distinguer deux espèces bien difi*érentes : les ciments obtenus à une température modérée, à peine suffisante pour e>:pulser la totalité de l'acide carbonique; les ciments chauffés très-fortement, au point que certaines parties sont agglomérées ou même vitrifiées.

Les actions chimiques qui se passent pendant la préparation des mortiers, après rimmersion et la prise, sont notablement différentes pour ces deux catégories et môme pour chacune d'elles, suivant la proportion de la chaux et l'homogénéité du mélange de Targile avec le calcaire.

Ils renferment au moment de la sortie du four : du silicate de chaux, une certaine proportion d'aluminate de chaux variable avec la nature du calcaire, une petite quantité d'alumine combinée avec la silice et la chaux, de la chaux libre en très-faible quantité ; en outre de l'alumine, de l'oxyde de fer, peut-être du gros sable à l'état inerte; et enfin dans certains cas, du sulfate de chaux, lequel, fortement chauffé, ne peut se combiner avec l'eau qu'au bout d'un temps très-long.

£n présence de l'eau, la prise a lieu très-rapidement et ne peut être

attribuée qu'à l'hydratation du silicate et de l'aluminate de chaux; le

silicate est évidemment la cause dominante de la prise, puisque l'alumi-

ided . nate et la combinaison de l'alumine avec la silice et la chaux n'entrent

eQs que pour une faible proportion : ces deux composés peuvent être nuisi-

nikç blés, l'aluminate, en s'hydratant postérieurement à la prise du silicate,

le silicate d'alumine et de chaux en étapt décomposé avec plus ou moins

<ie lenteur par l'eau qui tend à séparer le silicate de chaux.

L'effet produit est très-variable avec la proportion de chaux et la température à laquelle le silicate d'alumine et de chaux a été produit. Le meilleur moyen de régulariser ces actions est de mélanger le ciment avec une certaine proportion de chaux hydratée et de laisser digérer pendant un temps assez long pour que la chaux décompose entièrement le silicate d'alumine et de chaux; après la digestion, le mélange ne contiendra plus que du silicate et de l'aluminate de chaux, tous les deux préparés pour la prise. Il devra renfermer, en outre, assez de chaux libre pour former vers la surface la couche préservatrice de carbonate de chaux dont nous avons indiqué précédemment l'utilité : sans cette précaution, un ciment rapide, ayant fait une prise convenable, sera exposé à la désagrégation toutes les fois qu'il sera poreux et que, d'après sa place dans les constructions, l'eau de mer pourra pénétrer et se renouveler dans l'intérieur. Les réactions des sels de magnésie, de l'acide carbonique et <le l'hydrogène sulfuré se portant de suite sur l'aluminate et sur le silicate, seront plus rapides que dans le cas d'un mortier à chaux hydraulique.

La présence du sulfate de chaux est évidemment très-nuisible et peut faire éclater le ciment; il peut, en effet, se combiner lentement avec l'eau et cristalliser, surtout s'il n'est pas uniformément réparti dans la masse. La cristallisation est accompagnée d'une augmentation de volume qui fait soulever les écailles.

Le même effet peut être produit dans certains cas par l'hydrogène sulfuré contenu dans l'eau de mer , non-seulement sur les ciments, mais aussi sur les mortiers à chaux hydrauliques. L'oxysulfure de calcium, formé par l'action de l'hydrogène sulfuré sur la chaux, peut se transfor-

mer en sulfate de chaux et ce dernier cristalliser; ces réactions doÎTeat se présenter principalement dans les ports à marées. Le soulèvement des écailles dans les constructions à la mer doit donc élre, en général, plus fréquent dans les ports de la Hanche et de TOcéan que dans ceux de la Méditerranée.

Dans les échantillons analysés des ciments de Vitry- le- Français, le silicate de chaux se présente encore avec la même composition SiO> + 3CaO + 6H0. La presque totalité de Talumine est à l'état inerte dans des ciments qui ont été soumis à la cuisson la moins forte.

Les ciments^ obtenus à une température adsez élevée pour agglomérer fortement ou même vitrifier les parties les plus exposées à l'action du combustible, contiennent une proportion très-forte d'alumine combinée avec la silice, la chaux et le protoxyde de fer ; ils diffèrent beaucoup des ciments peu chauffés. La composition du silicate multiple dépend de la proportion de chaux contenue dans les matériaux employés. Ainsi le ciment brûlé du désert (Vitry-le-Français) présente autant d'oxygène dans la silice que dans les deux bases, alumine et chaux, combinées avec elle : les parties agglomérées das ciments de Portland paraissent provenir de la combinaison du silicate de chaux, SiO* -}- 3CaO, avec l'aiuminate, AlW + 3GaO, et une petite quantité d'oxyde de fer. Les ciments artificiels de Portland contiennent un petit excès de chaux.

Considérons spécialement les ciments de Portland importés d'Angleterre en poudre assez irrégulière, dans laquelle on distingue aisément des grains entièrement vitrifiés.

, Après l'immersion, ils font une prise assez lente pour que l'eau de mer dissolve la presque totalité de la chaux libre ou la sature par l'action des sels ou de l'acide carbonique; les parties simplement agglomérées du silicate multiple sont transformées par l'eau en silicate et en aluminate de chaux. Une partie de l'aluminate de chaux paraît être décomposée lentement par l'eau ; au moins cette décomposition partielle est manifeste dans les blocs de Cherbourg. Le silicate fondu et en grains résiste plus fortement à l'action de l'eau et reste longtemps inerte : on le distingue encore dans les mortiers plusieurs mois après la prise.

Les ciments de Portland doivent donc leur stabilité principale au silicate de chaux, pour lequel nos analyses indiquent encore la composition SiO* + 3CaO. Dans les blocs de Cherbourg, le silicate de chaux est combiné probablement avec 3 équivalents d'eau au lieu de 6 que nous avons constatés dans les blocs de Marseille et dans les ciments de Vitryle-Français. Nous pouvons en conclure que le silicate de chaux, auquel tous les matériaux hydrauliques doivent leur solidité principale, peut se combiner avec des proportions d'eau différentes suivant les circonstances ; la température de la cuisson parait la plus influente.

Les grains vitrifiés contenant le silicate d'alumine, de chaux et d'oxyde de fer, d'abord inertes, peuvent être lentement transformés par l'eau en silicate et en aluminale de chaux; ces grains peuvent donc être nuisi-

blés dans certains cas, en dét(!t'minant des actions moléculaires postérieures à la prise. Il en serait de môme du sulfate de chaux» si les ciments fortement cuits en contenaient une notable proportion. II est donc très-prudent de séparer par un tamisage les grains vitrifiés analogues à ceux de Portiand, et de ne pas employer les ciments contenant beaucoup de sulfate de chaux.

La discussion des résultats analytiques 'obtenus avec les blocs de Cherbourg démontre que la proportion de chaux libre n'est pas assez grande pour former une couche suffisamment préservatrice de carbonate de chaux, et par suite que les ciments de Portiand, Parker, Médina, etc., ne peuvent être employés dans les constructions exposées au mouvement de l'eau sans des précautions spéciales. Il faut obtenir par le mode d'emploi une compacité assez grande pour empêcher la pénétration de l'eau de mer, dont les sels, l'acide carbonique, etc., agiraient assez rapidement sur l'aluminate et sur le silicate de chaux.

La réussite de ces ciments dans les blocs de Cherbourg ne doit pas faire admettre que les mêmes résultats seraient obtenus dans des constructions soumises sur les deux parements à des charges d'eau différentes ou variables. Dans ces cas difGciles, la réussite serait plus cer-* taine si l'on mélangeait ces ciments parfaitement pulvérisés avec une petite portion de chaux hydratée, et si on ne les employait qu'après une digestion de plusieurs semaines. Toutes les actions chimiques seraient prêtes pour donner une prise complète et régulière, en laissant assez de chaux libre pour produire le carbonate de chaux préservateur.

On a employé dans les constructions à la mer des mortiers composés de mélanges variables de pouzzolanes naturelles et artificielles, de chaux grasse ou de chaux hydraulique et de sable. Nous pourrions citer des cas assez nombreux de non-réussite qui démontrent la grande difficulté que présente l'emploi de ces matériaux.

Les pouzzolanes naturelles sont des roches volcaniques qui contiennent combinées avec la silice un assez grand nombre de bases : l'alumine, l'oxyde de fer, la chaux, la magnésie, les alcalis. Elles ont pour caractère analytique d'être attaquées facilement par les agents de la voie humide, les acides et les alcalis.

Le mélange de ces silicates avec de la chaux grasse en excès, mis en présence de l'eau, donne lieu à des réactions assez compliquées; la chaux s'hydrate et agît alors sur le silicate employé, pour produire du silicate de chaux et de l'aluminate de chaux dont l'hydratation détermine la prise du mortier. Pendant la période qui précède la prise, les autres actions chimiques sont à peu près les mêmes que dans le cas des mortiers à chaux hydrauliques. Une partie de la chaux est dissoute; une autre est transformée en composés solubles ou inertes par l'action des sels de magnésie, par l'acide carbonique et par l'hydrogène sulfuré. La prise est certainement partielle, c'est-à-dire que le mortier solidifié contient encore de la chaux libre et des silicates sur lesquels la chaux peut

8iO MORTIERS.

encore agir progressivement. Par conséquent, les actions chimiques de Teau de mer, ultérieures à la prise, sont accompagnées de Taction de la chaux en excès sur le silicate, et toutes ces actions doivent concourir à la désagrégation du mortier.

Deux moyens se présentent pour éviter ces inconvénients :

i* L'emploi d'une proportion de chaux très-faihle;

2* Une très-longue digestion préalable en présence d'une faible quantité d'eau, qui permet à la chaux de ^compléter la transformation de la pouzzolane avant l'emploi dans les mortiers.

Le premier moyen est évidemment défectueux, parce que la chaux, employée en trop faible proportion, ne peut utiliser qu'une partie de la pouzzolane, et qu'ensuite, après la prise , il ne reste plus assez de chaux Ubre pour protéger le mortier poreux par la formation du carbonate de chaux vers la surface. '

Le second moyen est, an contraire, rationnel à tout égard : il utilise complètement la pouzzolane; les actions chimiques sont toutes préparées au moment de l'immersion; la prise est assez rapide et régulière; et eniin il est possible de régler la proportion de chaux libre par des expériences préliminaires, de manière à ce que la quantité la plus convenable de carbonate de chaux puisse se former par l'action de l'acide carbo* nique contenu dans l'eau de mer.

L'emploi des chaux hydrauliques en place des chaux grasses ne nous parait offrir aucun avantage : ces chaux ne peuvent agir sur les pouzzolanes que par l'excès de chaux libre contenue; on doit donc les mélanger aux pouzzolaiies dans une proportion considérable. 11 faut ensuite chercher les précautions nécessaires pour régulariser l'hydratation du silicate et de l'aluminate de chaux, formés par voie sèche, existant dans les chaux hydrauliques, et des composés correspondants qui sont produits par voie humide par l'action de la chaux libre sur la pouzzolane.

11 est certainement difficile d'obtenir le parallélisme de ces réactions si divisées, autrement que par une longue digestion préalable de toutes les matières faiblement imprégnées d'eau. Alors l'emploi des chaux hydrauliques ne présente d'autre avantage qu'une diminution dans la proportion de la pouzzolane.

Sous la désignation de pouzzolanes artificielles, on s'est beaucoup ser\i d'argiles plus ou moins pures, soumises à une calcination modérée.

Les argiles pures sont inférieures aux pouzzolanes naturelles, parce qu'elles sont moins rapidement attaquées par la chaux. La prise d'eau est progressive, et par suite, on doit toujours craindre que les premières parties solidifiées ne soient désagrégées par des actions moléculaires ultérieures.

Les argiles calcaires et ferrugineuses donnent par calcination des produits qui s'éloignent beaucoup des pouzzolanes et qui, mélangés avec un faible excès de chaux, ne sauraient produire des mortiers convenables. Ces mélanges réussissent dans certains cas et donnent dés résultats très-

défavorables dans d'autres circonstances. Nous leur reprochons surtout l'incertitude dans laquelle on est du résultat définitif dans une construction spéciale. Les réactions qui produisent une prise durable, sont trop complexes pour qu'on puisse d'avance prévoir la réussite.

On peut tirer un bon parti des argiles calcinées, pures ou calcaires et ferrugineuses, en les mélangeant avec un excès de chaux hydratée et faisant digérer les matières pendant plusieurs mois ou môme pendant des années. L'action de la chaux sur l'argile étant complétée avant l'immersion, la prise pourra se faire par des réactions très-simples et simultanées.

Avec la même précaution, on peut employer très-avantageusement les laitiers des hauts fourneaux et plusieurs silicates artificiels facilement attaquables par les acides, abondants dans certaines localités. II est certain que, par une longue digestion avec de la chaux hydratée, les silicates seront transformés complètement en silicate et en aluminate de chaux, et que le mélange de ces composés avec un petit excès de chaux libre peut donner sous l'eau d'excellents résultats.

Les nombreuses analyses faites par MM. Rivot et Ghatoney et la discussion des propriétés et des actions chimiques des corps qui sont mis en présence dans les constructions à la mer, les ont conduits aux conclusions suivantes :

1^ Les mélanges naturels ou artificiels de calcaires, de sable fm et d'argile ne peuvent donner par la cuisson des produits capables d'être employés avec succès que s'ils sont parfaitement intimes et homogènes. Un grand nombre de bancs calcaires présentent une grande hétérogénéité dans la dissémination du sable et de l'argile : on ne peut utiliser les produits de l'exploitation qu'après les avoir pulvérisés et rendus homogènes par des procédés mécaniques : ces opérations doivent précéder la cuisson.

2'' Les mortiei*s et les ciments ne sont stables que s'ils présentent une texture assez compacte, et en même temps, vers la surface des constructions, une assez grande proportion de carbonate de chaux, pour que l'eau de mer ne puisse pas se renouveler facilement dans leur intérieur. Les conditions à remplir présentent des difficultés variables avec la nature des constructions et avec la composition de l'eau de mer dans les différents ports.

3"* On ne peut déterminer les précautions pratiques les plus convenables , la meilleure composition chimique des matériaux à employer, que par des expériences spéciales faites dans les localités elles-mêmes, dans des conditions très-voisines de celles dans lesquelles les constructions seront placées. Les expériences faites dans des cuves ne peuvent donner que des indications incomplètes. Les précautions pratiques.ont une im-

porlance au moins aussi grande que la composition chimique des matériaux.

A"* Les chaux hydrauliques siliceuses, comme celles du Thcil, font prise par l'hydratation du silicate de chaux produit par la cuisson ; Thydrosilicate a une composition nettement définie, représentée par la formule

Si0»-|-3Cad-|-3H0.

Les précautions à prendre dans l'emploi de ces chaux hydrauliques sont relatives à Texcès de chaux contenue, lequel doit être d'autant moins grand que Teau de mer contient moins d'acide carhonique et d'hydrogène sulfuré.

5** On peut obtenir d'excellentes chaux hydrauliques artiOcielles en mélangeant des calcaires à peu près purs avec du sable fin, avec du silex porphyrisé, dans la proportion de 20 à 25 de silex ou sable très-fin pour 80 à 75 de calcaire, et soumettant à une cuisson modérée ; on obtiendra des produits d'autant meilleurs qu'on aura mis plus de soins à rendre le mélange intime et homogène.

6^ Les chaux hydrauliques provenant de la cuisson des mélanges, naturels ou artificiels, de calcaire et d'argile, dans lesquels la chaux est cependant prédominante, présentent un peu plus de difficulté dans l'emploi. II faut faire accorder l'hydratation de l'aluminate de chaux avec celle du silicate de chaux. Cette difficulté est rachetée par un avantage notable : les chaux hydrauliques alumineuses ont plus de liant que les chaux siliceuses.

T Les chaux hydraulique^ artificielles peuvent être au moins aussi bonnes que les chaux naturelles, si l'on apporte un soin convenable à rendre intime et homogène le mélange du calcaire avec l'argile. La proportion de 20 à 22 d'argile poui" 80 de calcaire parait la plus convenable dans la plupart des cas.

8^ Dans la composition des mortiers, on peut introduire du sablé un peu argileux, dans le cas seulement où la chaux hydraulique contient un trop grand excès de chaux libre. Le mortier a plus de liant, est plus compacte après la prise, résiste mieux à l'action de l'eau de mer. Un excès d'argile serait très-nuisible. Ce n'est donc qu'avec une grande prudence et en s'appuyant sur des expériences spéciales, qu'on doit employer du sable argileux dans les mortiers.

9^ Les ciments à prise rapide , obtenus à une température modérée , sont toujours d'un emploi difficile à la mer. Le composé qui détermine principalement la prise, est encore Thydrosilicate SiO^ + CaO-f-OHO; il est quelquefois accompagné d'un peu d'aluminate de chaux, de silicate d'alumine et de chaux, et plus rarement de sulfate de chaux. Ces composés sont peu utiles ou même nuisibles : ainsi les deux derniers peuvent donner lieu à des actions moléculaires postérieures à la prise, et qui déterminent la désagrégation ou le gonflement du ciment.

Digiti^ed by LjOOQ IC

Ces ciments ne contiennent pas de chaux libre , et par suite ne peuvent ôlrc préservés de la pénétration de Teau de mer que par leur compacité ou par des circonstances extérieures.

On peut les employer avec plus de certitude en les mélangeant avec une certaine proportion de chaux hydratée, et faisant digérer le mélange pendant un temps assez long. Des expériences pratiques seront nécessaires dans chaque localité et pour chaque espèce de ciment, pour déterminer la proportion de la chaux, celle de Teau, et le temps de la diges* lion préalable.

iO^ Les ciments fortement cuits, contenant un très-faible excès de chaux, naturels ou artificiels, analogues à ceux de Porlland, doivent leur solidité sous Tean au silicate de chaux hydraté SiO^-j^SCaO-f-GHO. Ils contiennent moins d'eau que celui des chaux hydrauliques et ciments romains soumis à une température moins élevée. Us peuvent donner de très-bons résultats pour les blocs constamment immergés. Dans d'autres conditions, ces ciments ne peuvent réussir que si les précautions de la mise en œuvre donnent aux mortiers une compacité suffisante pour éviter la pénétration facile de Teau de mer. Ils résisteraient certainement mieux, si on les mélangeait avec une faible proportion de chaux hydratée, et si le mélange était soumis aune digestion préalable de quelques mois.

11^ Les pouzzolanes artificielles peuvent bien rarement donner des résultats favorables. Avec les pouzzolanes naturelles, on doit employer les chaux grasses de préférence aux chaux hydrauliques. Les réactions qui déterminent la prise, sont assez complexes et successives ; elles ne peuvent être régularisées que par une longue digestion préalable de toutes les matières intimement mélangées. Cette précaution est adoptée par quelques ingénieurs, et parait être la condition principale de la stabilité des mortiers à pouzzolanes.

ii^ L'eau de mer exerce sur les matières et sur les ciments des actions différentes de celle de l'eau douce, non-seulement par suite des mouvements plus répétés et plus violents des marées et des vagues, mais encore et principalement en raison des sels, de l'acide carbonique et de l'hydrogène sulfuré qu'elle tient en dissolution. Le sel marin retarde en général la prise des ciments et des mortiers ; les sels de magnésie exercent une action notable, et sensiblement la même dans tous les ports, sur la chaux non combinée et sur l'aluminate de chaux. Il est facile de tenir compte de ces deux actions par un petit nombre d'expériences comparatives. L'acide carbonique et l'hydrogène sulfuré se présentent en proportions très-variables dans les différentes localités; ils agissent depuis le moment de l'immersion jusqu'à la décomposition complète, ou bien jusqu'à ce que les mortiers ou ciments soient devenus solides et imperméables. Leur action se porte d'abord sur la chaux libre, ensuite sur la chaux combinée à l'alumine et à la silice. Nous considérons ces deux gaz comme les principaux agents de décomposition : ils sont d'au-

tant plus difficiles à combattre qu'ils exigent, en raison de leur proportion variable, des précautions spéciales dans chaque port.

i3^ Les cas de décomposition des mortiers n'ont été bien constatés que depuis un petit nombre d'années, à la suite d'un emploi plus général des grandes masses de béton. Les différences d'action de l'eau de mer et de l'eau douce ne sont pas de nature à faire admettre que les fondations en béton, employées maintenant en eau douce, soient à l'abri de tout danger.

En ce qui concerne la partie pratique, nous croyons intéressant de relever plusieurs faits qui paraissent mériter une attention particulière et qui résultent des expériences de MM. Rivot et Chatoney.

l"* Les matières à employer pour les ouvrages à la mer, doivent être composées de silice, alumine et chaux, ou mieux encore de silice et de chaux seulement, dans des proportions convenables pour former le silicate, de composition bien définie, qu'on retrouve dans tous les mortiers ayant résisté à la mer.

' Elles doivent contenir une quantité de chaux libre, variable avec la composition de l'eau de mer, et suffisante pour former, vers la surface, l'enveloppe protectrice que nous avons indiquée.

S"" Une composition chimique convenable des matières hydrauliques ne suffît pas pour donner de bons mortiers; il est indispensable qu'elles soient très-homogènes, afin que la plus grande quantité des matières soit utilisée, et que les combinaisons soient complètes et la prise régulière.

3^ Les mortiers ue peuvent bien résister que s'ils sont protégés contre la pénétration de l'eau, par une texture compacte et une enveloppe de carbonate de chaux.

La chaux libre est nécessaire pour former, par la combinaison avec l'acide carbonique de l'eau, l'enveloppe protectrice de carbonate de chaux.

Une enveloppe de coquillages, herbes marines, vase, etc., peut remplacer le carbonate de chaux et prévenir les décompositions.

4^ Les procédés de fabrication des mortiers sontvariables avec chaque espèce de matériaux.

Ils ont une influence considérable, la plus grande peut-être, sur leur résistance définitive.

Ces procédés doivent avoir pour but de préparer les matières hydrauliques, de manière à ce que les combinaisons chimiques, qui doivent exister ultérieurement dans les mortiers parvenus à un état stable, soient achevées avant la fabrication des mortiers, et qu'elles n'aient plus qu'à s'hydrater au moment de l'emploi ;

De rendre les mortiers très-compactes et* par conséquent peu perméables.

On ne peut y arriver, dans la plupart des cas, que par une digestion plus ou moins longue des matières et des mortiers, sous Tinfluence de l'humidilé.