Les liants
Les liants forment la grande famille des "colles" qui ont permis à l'humanité de maçonner, c'est à dire d'assembler des éléments entre eux à l'aide de mortiers.
Ces produits, de formes et d'origines très variables possèdent des domaines d'applications qui leurs sont propres et qu'il faut apprendre à délimiter.
Constituants nécessaires à la cohésion des mortiers, ce sont les liants qui assurent la tenue des grains (sables, cailloux...) entre eux et qui permettent d'adhérer aux blocs ou aux parois.
Organiques, minéraux naturels ou synthétiques, ou encore strictement synthétiques, je survolerai au cours de cet article, les principaux représentants de chaque famille, en portant une attention particulière aux liants les plus couramment employés dans le bâtiment.
Les liants organiques tout d'abord, proviennent directement ou indirectement d'êtres vivants. Nous pourrons donc parler d'origines végétales ou animales.
Pour les organiques végétales, notons les bitumes employés depuis l'antique Sumer pour stabiliser et lier les adobes, ils servent encore aujourd'hui dans certains procédés de stabilisation de briques de terre crue.
Les résines, également végétales, sont traditionnellement utilisées dans plusieurs recettes de mortiers ou enduits, elles servent particulièrement à rendre étanche des revêtements poreux.
La Caséine ou le lait pour les organiques animales, servent depuis des millénaires à la fabrication de peintures ou à la stabilisation d'enduits, cela grâce à l'agencement naturel des protéines.
Les liants minéraux naturels proviennent quant à eux d'un résidu de minerais ou d'un minerai cuit.
Les différences entre les roches, les procédés de fabrications et les temps de cuissons forment une grande diversité de produits à usage multiples que j'énumérerai du meilleur bilan énergétique au moins bon.
Seuls liants minéraux à ne pas subir de cuisson, les argiles se trouvent traditionnellement proche du lieu de construction.
Toutes les argiles ont des propriétés différentes et toutes les terres ne contiennent pas la même teneur en argile et en sables, métaux...
Il n'est donc pas aisé de savoir quelle terre utiliser, comment, ou alors comment la rendre employable, et pour quel ouvrage.
Pour ce faire, un grand nombre de tests sont nécessaires, ainsi qu'une approche empirique, voir scientifique.
Parmi les argiles les plus connues en construction, notons les Illites et les Kaolinites.
Les mortiers de terres, particulièrement appliqués en enduits sont très perspirants, souples, conférant une texture chaleureuse aux murs et jouent un rôle de régulateur hygrométrique et thermique très puissant.
Après l'argile, le liant minéral le moins énergivore est le plâtre.
Issue du gypse cuit aux alentours de 200° durant quelques heures, les plâtres se séparent en trois groupes selon le type de gypse et les méthodes de fabrications.
On distinguera donc le plâtre gros, servant à bâtir les briques plâtrières et à "dégrossir" les parois, le plâtre fin (ou à projeter) pour enduire et enfin, le plâtre à modeler, le plus fin, pour le décor, les sculptures, etc.
Leur particularité étant de ne pas employer de charges (sables...), le plâtre est mouillé, appliqué, puis redevient un gypse après séchage.
Moyennement perspirant et sensible à l'humidité, le plâtre offre cependant l'avantage d'une prise extrêmement rapide, avec un grain d'une grande finesse, permettant des réalisations impensables avec d'autres liants.
Vient ensuite la grande famille des chaux naturelles, elles aussi issues d'un calcaire broyé et cuit. Une fois extraite de carrière, la roche est chauffée entre 800 et 1300° pendant 24 à 72H selon le type de chaux.
La présence d'argiles dans la roche provoque des réactions chimiques durant la cuisson, créant des composés se solidifiant au contact de l'eau, on parle alors de chaux hydraulique.
Au cours de la cuisson, le calcaire (CaCO3) se sépare de carbone et d'eau pour former la chaux vive (CaO).
Cette matière réhydratée donne soit de la chaux en patte si le calcaire est pure et que la chaux vive est réhydratée avec une surabondance d'eau, soit de la chaux en poudre; Dans tous les cas on parlera de chaux éteinte (Ca(OH)2).
Les chaux en pattes ou en poudres issues de calcaires purs (et donc non hydrauliques) sont les moins énergivores lors de la cuisson.
Leur durcissement ne s’effectue qu'au contact de l'air, en captant le CO2 véhiculé par la vapeur d'eau et l'air.
%image_4_left%A l'inverse, les chaux hydrauliques (exclusivement sous forme de poudre) durcissent en partie grâce à l'eau durant les premières heures après le gâchage, puis la prise aérienne prend le relais.
Plus une chaux est hydraulique, moins elle est perspirante.
Voici donc les chaux naturelles les plus utilisées aujourd'hui dans le bâtiment:
- chaux aérienne en pâte (non normée) pour peintures, fresques, stucs, etc
- chaux aérienne en poudre (CL) pour peintures, couche de finition fine, etc
- chaux hydrauliques (NHL2;3.5;5) pour bâtir, enduire, etc
Enfin, dernier de la famille des liants minéraux naturels, le ciment naturel aujourd'hui nommé ciment prompt à cause de sa rapidité de prise. Découvert au 19ème siècle, il est créé à partir d'un calcaire très argileux (20 à 30%) cuit aux alentours de 1200°, et reçoit dans un premier temps l'appellation de chaux éminemment hydraulique, au même titre que les chaux très hydrauliques.
Rapidement adjuvantée, cette recette de ciment naturel marque la limite entre les liants minéraux naturelles et synthétiques.
Avant de revenir sur les ciments nous parlerons, pour ouvrir la famille des liants minéraux synthétiques, des chaux synthétiques afin de respecter l'ordre des bilans énergétiques.
Les chaux synthétiques (XHA) suivent le même processus de fabrication que les chaux naturelles à la différence près qu'elles sont adjuvantées afin d'en modifier les propriétés.
Les adjuvants, ainsi que les recettes de fabrications sont innombrables et bien gardés par les industriels, mais il est rare de voir un adjuvant répondant aux critères des matériaux naturels.
Les ciments gris, portland, etc (CPA,CPJ,CM,CN), partent tous d'un calcaire très riche en argile comme pour le ciment naturel.
Cette roche une fois broyée, est chargée d'adjuvant avant d'être préchauffée à 800° et cuit à 1450° dans un four rotatif, puis refroidie et ré-adjuvantée avec des produits tels que du gypse (pour retarder la prise du mortier), des laitiers de hauts fourneaux, etc.
Le ciment blanc (CEM1,CEM2) est un ciment "portland" crée à partir de calcaire contenant un argile kaolinique très spécial; une fois cuit à 1450° le produit subit une phase complexe de blanchiment. Le ciment réfractaire, ou fondu est un ciment fortement adjuvanté d'alumine, de résines, etc.
De manière générale, les ciments possèdent une dureté extrême ainsi qu'une prise très rapide, ce qui en a fait les liants phares de la reconstruction après guerre.
Pour finir, je ne ferai que citer quelques liants synthétiques car, ils s'emploient moins en maçonnerie qu'en peinture, etc.
Notons donc les colles vinyliques, résines époxydes, silicones, polyuréthanes, etc.
Afin de clôturer cet article, je vous parlerai des fonctions et des applications de ces différents produits, dans la maçonnerie.
Comme nous l'avons vu plus haut, les liants servent à agglomérer les granulats d'un mortier et en assurent la cohésion.
On parlera de mortier "gras" quand il sera fortement dosé en liant, et de mortier maigre, quand il sera faiblement dosé. Ces différences de dosages servent à différentes réalisations.
Pour réaliser un gobetis par exemple (première couche servant d'accroche aux enduits), on utilisera un mortier liquide et très gras, la présence d'une grande quantité de liant aide grandement l'adhésion des grains au support.
En revanche, pour maçonner des pierres, on emploiera un mortier maigre car le mortier ne servira (normalement) qu'à remplir les vides entre les pierres de différentes tailles.
De manière générale, pour un enduit ou un test de mortier, un dosage équilibré donne un résultat qui ne poudre pas, et ne fissure pas.
Plus on a de liant, plus le résultat fend (pas assez de grains pour remplir les trous qui s'ouvrent au séchage), moins on a de liant, plus le mélange poudre (pas assez de liant pour maintenir tous les grains).
Les liants sont régulièrement caractérisés par leur résistance à 28 jours, on notera que les chaux aériennes sont assez résistantes (leur dureté finale s’acquière au cours du temps), les chaux hydrauliques de résistantes à très résistantes, et les ciments sont extrêmement résistants.
Les implications sont logiques, les liants les moins hydrauliques sont les plus souples (tout comme ils sont les plus perspirants), les liants les plus hydrauliques fourniront les mortiers les plus rigides.
Ainsi, on emploiera presque jamais de ciments en restauration/rénovation de bâti ancien, car ces bâtiments bougent et respirent.
Les ciments, d'une dureté extrême cassent en plaques (dans le cas d'enduits), ou fendent et enferment l'eau dans les murs, mettant à mal la pérennité de l'ouvrage.
On leur préférera donc les chaux, ou la terre, souples et perspirants, qui suivront le bâtiment dans le temps.
Pour la réalisation de points techniques nécessitant une grande résistance en revanche (linteaux, poteaux, etc), on préférera le ciment, qui de plus est le seul compatible avec le ferraillage d'un béton armé.
Bien meilleur marché, et beaucoup plus facile à réaliser, les fondations et soubassements ne se réalisent, aujourd'hui, presque qu'en béton (de ciment) armé et en parpaings.
Pour les enduits, de manière générale, privilégions les chaux en intérieur comme en extérieur, et les terres en intérieurs, ces matériaux laisseront respirer les maisons, anciennes comme neuves.
Bien à part, les plâtres ont élu domicile dans les intérieurs où ils servent de décors et d'enduits (muraux, plafonds, tablier d'escalier, etc), malheureusement remplacés dans bien des cas par le Placoplatre (contenant en réalité peut de plâtre) meilleur marché.
J'espère que cet article aura su vous éclairer quant aux "colles" employées dans le monde de la maçonnerie, si vous souhaitez en savoir plus, je vous recommande chaudement de lire les livres suivants : " techniques et pratique de la chaux" de l'école d'Avignon, "traité de construction en terre" de CRATerre.
Bons ouvrages à tous
