Chaux
aérienne: définition
La
chaux aérienne est obtenue par calcination d'un calcaire
très pur à, une température voisine de 1000°. Le carbonate
de calcium, constituant l'essentiel du calcaire, se dissocie
pour donner l'oxyde de calcium (CaO, chaux vive) et du gaz
carbonique.
Cac03 + chaleur > Cac0 + cO2
carbonate
de calcium Chaux
vive gaz carb
1kg + 425 kcal 560g + 440g
La
chaux vive (CaO) est hydratée (éteinte) selon la réaction
:
CaO + H20 > Ca(0H)2 + chaleur
chaux
vive eau hydroxyde de calcium ou chaux éteinte.
560g + 180g 740g + 86,8kcal
Le
durcissement provient de la re-carbonatation de l'hydroxyde
de calcium sous l'effet du gaz carbonique de l'air.
Ca(0H)2 + co2 > Cac03 + H20
chaux éteinte gaz carbonique Carbonate eau
Le
contact de l'air est indispensable, pas de prise sous l'eau
ou si l'épaisseur de mortier est trop importante.
La
réaction ne se produit qu'en milieu humide (l'eau se comporte
comme un catalyseur).
Distinction
Chaux aérienne, Chaux hydraulique
La
distinction entre Chaux aérienne et Chaux hydraulique se
fait par la composition du gisement, dès que la silice est
présente, une XHN est obtenue.
-
la chaux aérienne ne durcit, après gâchage,
qu'au contact de l'air (C02)
-
la chaux hydraulique après gâchage, durcit
en contact de l'air (part aérienne) et avec l'eau (part hydraulique).
La
distinction se fait à l'aide des paramètres suivants:
- indice
d'Hydraulicité :
ce
paramètre définit les chaux hydrauliques qui tiennent leurs
propriétés de l'importance des éléments argileux de la roche
mère.
i
= % Si02 + % Al203 + % Fe203
% CaO + % MgO
La
chaux grasse (ancienne terminologie chaux aérienne) a un
indice d'hydraulicité compris entre 0 et 0,10.
Les
chaux hydrauliques ont un indice d'hydraulicité de 0,20 à 0,50.
Il est â noter qu'il reste dans les Chaux Hydrauliques Naturelles
(XHN) une part importante (de 40 à 60%) de chaux aérienne
CA (OH)2.
Il ne faut tenir compte dans les calculs que
de la silice combinée, et non pas de celle du gisement. Ce
sont, en fait, les performances à 28 jours, qui caractérisent
une chaux hydraulique.
FABRICATION DE
LA CHAUX
Schéma de production de la chaux
La roche mère
En
France, les gisements de roche mère (calcaire) proviennent
tous de terrains de l'ère secondaire produits par les dépôts
des organismes marins au fond des mers (depuis environ 80
millions d'années).
Parmi
les gisements, on trouve les pierres à chaux, les marbres,
les craies, les dolomies et travertins. Dans certains pays,
des coquillages et coraux; sont également utilisés.
La
roche mère doit contenir entre 90 et 96 % de CaCo3 (carbonate
de calcium).
Le
reste est composé de silice, alumine, oxyde de fer, potasse,
soude, sulfate et magnésium.
Il est important de signaler que les
normes ont été établies pour l'industrie (sidérurgie entre
autres). La présence de silice et d'alumine, néfaste pour
l'industrie, offre des propriétés hydrauliques intéressantes
pour le bâtiment. De ce fait, les chaux produites artisanalement
dans nos campagnes jusqu'avant la deuxième guerre mondiale, étaient
généralement issues de calcaires moins purs et les chaux
obtenues, bien qu'entrant dans la catégorie "chaux aérienne" (chaux
grasse), possédaient une part d'hydraulicité supérieure.
Les chaux grasses traditionnelles étaient,
en fait, souvent des Chaux Hydrauliques Naturelles à faible
taux d'hydraulicité. D'où la nécessité de presque toujours
utiliser des batardages CAEB - XHN.
La calcination
La cuisson de la pierre à chaux s'effectue
dans un four dont la technologie a évolué du four archaïque
jusqu'au four industriel moderne. On peut citer:
·
Le four à chaux archaïque composé d'un énorme
empilage de bois sur lequel sont disposés les morceaux de calcaire.
·
Le four discontinu artisanal où le feu
est maintenu sous la voûte de roche mère
·
Le four continu traditionnel où le calcaire
est mélangé avec le combustible.
·
Les fours
industriels modernes à combustibles solides, liquides ou gazeux,
verticaux ou horizontaux, le type horizontal permettant une production
plus importante mais de qualité moindre et coûteuse en énergie.
L'extinction
Traditionnellement, l'extinction de la
chaux se faisait sur le chantier par fusion.
"... On étend la chaux sur une aire
bien battue et on verse dessus l'eau nécessaire, après l'avoir
entourée d'une bordure du sable qui doit servir à faire le
mortier..." (Nouveau manuel du Maçon par M. Toussaint
1864).
"Sur les plus gros chantiers, on établissait
une fosse en maçonnerie dans laquelle on éteint la chaux
en bouillie, puis, en soulevant une vanne, on la fait tomber
dans une fosse plus grande, dans laquelle on la conserve
et on la puise selon les besoins ..."
(ceci ne s'applique bien sûr qu'à la
chaux aérienne, la chaux hydraulique devant être utilisée
rapidement).
Aujourd'hui, l'extinction de la chaux
pour le bâtiment est réalisée en usine dans des hydrateurs
fonctionnant par aspersion.
USAGES DE LA CHAUX
DANS LA CONSTRUCTION
L'utilisation de la chaux a progressivement
diminué au profit du ciment même dans les secteurs où ses
qualités étaient largement reconnues.
On trouve encore, chez de nombreux artisans
maçons une certaine nostalgie pour cette fameuse chaux devenue
quasiment introuvable.
Aussi, la chaux doit retrouver une utilisation
dans les domaines où son emploi est préférable, grâce à ses
qualités de plasticité, d'élasticité, de perméabilité à la
vapeur d'eau.
Ces qualités sont particulièrement adaptées à la
réalisation d'enduits et badigeons.
Monsieur
P. Bergoin, directeur technique des chaux de St Astier écrit:
"Nous pensons que, de tous temps,
l'utilisation de chaux en quantité importante dans la construction
s'est faite surtout pour les qualités de durcissement qu'elle
apportait.
Cette prise diminuait les' temps d'attente
et apportait aux ouvrages une tenue aux intempéries et
une meilleure durabilité (dans tous les autres cas, la
terre suffit amplement.
Pour ce qui
est de' la chaux très peu hydraulique (CAEB), des correctifs
ont été utilisés dans le passé pour la rendre plus
performante et donc surtout "hydraulique" (cf étude
CEA bibliographie).
Dans certains cas, on a pu constater
un résultat comparable à celui obtenu avec un ciment pouzzolaniques
d'aujourd’hui (piscine romaine). Les études, en cours actuellement,
montrent qu'il n'est pas conseillé d'employer aujourd'hui
une CAEB non bâtarde en travaux de construction ou d'enduit.
Dans tous les cas, un bâtardage s'impose
pour retrouver une partie des liants
antérieurs."
Les enduits à la
chaux
La Normalisation
La Chaux Aérienne
Eteinte pour le Bâtiment (CAEB) est enregistrée à l'Afnor
depuis juin 1981 sous la norme NF P15510
La Chaux Hydraulique
est enregistrée à l'Afnor depuis Juin 1981 sous la norme
NF P 1531 0
La Chaux Hydraulique
Artificielle (XHA) sous la norme NF P 15312
Les XHA ne sont en fait pas des chaux.
Les D.T.U. : Les Documents Techniques
Unifiés constituant les éléments techniques de référence
dans la Construction en France, sont essentiellement tournés
vers la construction neuve. Ils sont une normalisation
de base obligée pour les travaux de réhabilitation - restauration.
Le DTU concernant les travaux d'enduits
est le DTU 26.1. Enduits aux matières de liants hydrauliques
et plâtre.
Ce DTU a été complètement reformulé récemment
et ressorti en 1990, car il ne faisait pas place aux liants "chaux
naturelles" (CAEB et XHN). On y trouve donc décrites
comme réglementaires, les utilisations de mortiers de chaux,
badigeons, suivant dosages et recommandations déjà usités
sur le terrain par les spécialistes de la restauration.
A noter que le DTU 26.1 ne s'applique
pas aux supports terre crue.
La perméabilité
Perméabilité à la vapeur d'eau pour une
humidité relative de 45% :
Un
enduit doit avoir la possibilité de se sécher aussi vite
qu'il se mouille, ce qui sous-entend qu' hydrofugation ou
ciment pur est totalement rédhibitoire.
Les avantages
Les
enduits traditionnels de tout notre patrimoine architectural étaient
réalisés à la chaux avec des sables locaux. Ils sont indispensables
pour la restauration et offrent également des avantages pour
la construction neuve:
-
harmonie avec" l'environnement,
la chaux respecte la couleur du sable local
-
facultés d'adaptations intéressantes
sur tous supports - peu de faïençage
-
perméabilité à la vapeur d'eau: le mur "respire",
pas de condensation
-
imperméabilité à l'eau de ruissellement
-
bonne isolation phonique et thermique
-
bonne élasticité de l'enduit et donc
limitation des fissures.
La pratique des enduits à la chaux
Les composants :
Le liant: CA.E.B seule (dans
des cas précis et assez rares) ou C.A.E.B + liant hydraulique
(XHN). La chaux est blanche, blanc cassé ou ocre selon
la nature de la roche mère utilisée.
L'eau de gâchage: Elle
doit être propre et ne pas contenir de sel pouvant modifier
le temps de prise.
Le sable: Tous les sables sont
utilisables à condition que leur granulométrie soit acceptable:
plus le sable est fin, plus le mortier est facile à travailler
mais moins il est compact et résistant. Il faut une proportion
forte de grains supérieurs (2 à 3mm). Les observations d'enduits
traditionnels révèlent, entre autre, l'usage de sable très
grossier: présence de grains supérieurs à 5 mm.
Une deuxième condition réside dans la
teneur en argile du sable. Il est conseillé d'utiliser des
sables dont la teneur en argile est inférieure à 5%. Les
sables de rivières conviennent généralement, les sables de
carrières sont également très intéressants par la texture
et la couleur qu'ils apportent à l'enduit. Cependant; avant
emploi, il faut vérifier s'ils ne sont pas trop gras (trop
riches en argile et en particules très fines).
Des sables gras sont également utilisables,
soit après lavage, soit en réduisant les dosages en chaux.
Certains enduits traditionnels réalisés à base
de sable gras, voire même de terre montrent des qualités
d'adhérence et d'aspect non négligeable, attention cependant
au retrait et à la fissuration.
Pour vérifier la teneur en argile d'un
sable, il suffit de laver ce sable dans un tamis aux mailles
de 80 microns et de comparer les quantités de passant et
de refus.
A défaut du tamis de 80 microns, on peut
réaliser une sédimentométrie simplifiée en laissant décanter
dans un bocal de verre, un mélange de sable et d'eau fortement
agité. Le sable se dépose en premier, les limons et argiles
se déposent en dernier.
La part d'argile et limons ne doit pas
dépasser environ 5% (1/20 du mélange).
Les dosages
Enduits à la
C.A.E.B pure (à. proscrire ou à. utiliser avec précaution)
:
Le
dosage peut se faire dans la fourchette d'l volume de C.A.E.B
pour 2 volumes de sable à 1 pour 3. Il faut noter que la
masse volumique de la C.A.E.B. est voisine de 450 g par litre
(contre 1200 g par litre pour le ciment). Les d~,ges en
~s ~~ chaux yar m3 de sable sont étonnamment faibles.
La réalisation d'un enduit lié à la seule
chaux aérienne est possible lorsque les conditions suivantes
sont réunies:
Ø
façades
possédant une orientation très favorable ou murs intérieurs;
Ø
être à l'abri
des remontées capillaires et hors des zones à risques de stagnation
d'eau;
Ø
réalisation
par un artisan qualifié capable de mettre en œuvre l'enduit en
couches minces permettant une bonne carbonatation;
Ø
respect
du rythme préétabli de mise en œuvre (3 semaines minimum entre
couches) et dans la période adaptée; (hors risque de gel et dessiccation).
Il est à noter que toutes ces conditions
sont rarement réunies :
Conseils Pratiques :
Ø
ne
pas réaliser de couches trop épaisses (maximum 10 mm)
Ø
laisser
un délai suffisant entre deux couches (au moins une semaine)
Ø
éviter
une dessiccation trop rapide. Le mortier doit être maintenu humide
pendant plusieurs jours.
Ø
humecter
mais avec modération le support.
Enduits à la C.A.E.B avec apport de liant
hydraulique
L'addition d'une quantité de liant hydraulique à un
mortier à la C.A.E.B ne porte pas préjudice aux qualités
du mortier de chaux et le rapproche même des qualités des
mortiers traditionnels à base de chaux grasses locales.
Cette
adjonction modérée permet de se libérer de certaines contraintes
:
Ø
meilleure
résistance aux chocs
Ø
meilleure
résistance aux intempéries
Ø
prise
plus rapide
Ø
meilleure
résistance au gel et aux remontées capillaires.
DOSAGES POSSIBLES :
|
|
C.A.E.B.
|
Chaux
hydraul. nat
|
Sable
|
|
Proportion (en seaux et en poids
|
2/3
150kg
|
1/3
135kg
|
2
1000 l
|
|
Proportion (en seaux et en poids
|
2/3
120kg
|
1/3
110kg
|
2,5
1000 l
|
|
Proportion (en seaux et en poids
|
3/4
170kg
|
1/4
100kg
|
2
1000 l
|
|
Proportion (en seaux et en poids
|
3/4
135kg
|
1/4
80kg
|
2,5
1000 l
|
|
Proportion (en seaux et en poids
|
4
150kg
|
1
67kg
|
12
1000 l
|
Ces
dosages ne sont donnés qu'à titre indicatif. En effet, les
caractéristiques
du
sable influent sur la dose de chaux à utiliser
(granulométrie, présence d'argile..,)
Test de la plaque de verre: Un test simple
permet de "régler" le dosage.
Préparer une petite quantité de mortier avec
trois dosages de référence : par exemple (V
= volume de référence = un verre)
-