Mortier : de la préparation à la pose

Le mortier est un mélange d’un liant et d’un granulat avec de l’eau, qui lui donne une consistance de pâte. Il est utilisé en maçonnerie pour lier des éléments de construction de murs ou pour traiter et décorer des parois d’un bâtiment ; éventuellement, il peut être employé dans le scellement de sols. Même si plusieurs types de liant sont possibles, la plus grande majorité des mortiers historiques est représentée par le mortier de chaux, objet d’étude dans ce travail.

La composition et la nature de la chaux et du granulat ainsi que leur proportion sont dépendantes des propriétés souhaitées du mortier. Pour produire la chaux, la pierre calcaire est cuite à une température de 900°C environ ce qui provoque une transformation du calcaire en oxyde de calcium appelé « chaux vive ». Le processus est accompagné par un dégagement de dioxyde de carbone. La chaux est ensuite mélangée avec de l’eau, étape connue comme une « extinction ». Il en résulte une réaction exothermique qui aboutit à la formation de l’hydroxyde de calcium ou bien « chaux éteinte ». Pendant cette étape, on peut observer la désagrégation des blocs de « chaux vive » en une poudre fine, blanche et sèche. En mélangeant la « chaux éteinte » avec le granulat et l’eau, on obtient une matière deconsistance pâteuse, le mortier. Cette opération, appelée « gâchage » doit être relativement longue afin d’assurer l’homogénéité du mélange et sa qualité.

Après avoir introduit le mortier dans la maçonnerie, le mortier en contact avec l’air humide durcit lors d’un processus de carbonatation. Ce dernier consiste en une réaction de la chaux éteinte, l’hydroxyde de calcium, avec le dioxyde de carbone atmosphérique qui aboutit à la formation d’un nouveau carbonate de calcium. Puisque le dioxyde de carbone atmosphérique doit pénétrer dans le mortier pour qu’il y ait une possibilité d’échanges, ce phénomène est directement dépendant de la porosité du mortier. Le phénomène de prise du mortier est accompagné par une augmentation progressive de sa viscosité qui assure la consolidation finale de l’ensemble de la structure maçonnée. Un des avantages de la chaux par rapport à d’autres liants tels que l’argile est le caractère irréversible de son durcissement (Bernardi, 2011).

La maçonnerie va se déformer pendant les premiers jours qui suivront la construction du mur par déformation plastique suite à la contraction du liant calcaire. Il

7 faut souvent attendre près d’un an avant que la totalité de la maçonnerie soit carbonatée. Ainsi, il a été remarqué que le cœur de certaines maçonneries antiques montrait parfois des phénomènes de tassement par la plasticité des mortiers non-carbonatés (Adam, 1995).

La calcination de pierres calcaires se faisait dans des fours à chaux. De nombreuses variétés de combustibles peuvent être employées, mais dans la passé, la préférence devait aller au bois. La conduite du feu était déterminante pour la réussite de la fabrication de la chaux vive. Par ailleurs, c’est grâce à des résidus de charbons de bois que les mortiers historiques peuvent parfois être datés aujourd’hui par radiocarbone, comme on le verra encore plus tard. La présence des charbons dans les mortiers peut aussi être liée à leur ajout lors du brassage du liant.

Pendant l’époque gallo-romaine, l’extinction de la chaux vive se faisait souvent par l’utilisateur sur le chantier. On a de nombreux exemples des petites fosses quadrangulaires, à cuvelage de planches de bois ou des dalles de terre cuite, servant à l’extinction de la chaux vive ou à la conservation de la chaux éteinte (Coutelas, 2003).

La chaux doit être mêlée à des proportions variables de matériaux divers appelés agrégats ou granulats. Sans la présence de ces granulats, la chaux en forte épaisseur se fissurerait en séchant sous l’effet de la perte de volume, perdant par conséquent ses qualités essentielles de colle (Bernardi, 2011). Il est donc primordial pour la fabrication d’un liant architectural à base de chaux. C’est un sable quartzeux qui joue un rôle de charge et donne au mortier la résistance mécanique souhaitée. La compacité du mortier dépend du rapport entre le volume du granulat et le volume total du mortier. Dans l’idéal, tous les grains doivent avoir un contact entre eux, tout en étant entourés par le liant. Ainsi, la répartition bimodale de l’agrégat, où les espaces entre les gros grains (diamètre supérieur à 2 mm) sont remplis par des grains très fins (diamètre inférieur à 63 µm) est souhaitable (Canonge, 1998). Le rapport idéal de gros grains à grains fins est de 2 à 1.

En ce qui concerne la carbonatation, quand elle s'opère en présence d'air, il s’agit de chaux aérienne, contrairement à la chaux hydraulique qui durcit en milieux aqueux.

On distingue deux types de chaux aériennes : les chaux grasses, obtenues à partir de calcaires très purs ou contenant de 0,1 à 1 % d'argile, et les chaux maigres, obtenues à partir de calcaires contenant de 2 à 8 % d'argile. Des calcaires contenant de 8 à 20 %

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d’argile sont utilisés pour la chaux hydraulique. Au-delà de 20 % d'argile, les calcaires sont impropres à la confection de la chaux.

On trouve aussi des exemples d’emploi de végétaux mélangés avec le mortier.

Quelquefois on ajoutait de la paille ou du foin haché, du regain et même de la chaux, si on en avait pour lui donner plus de consistance, ou le rendre plus maniable (Bernardi, 2011). La paille servait aussi d’isolant thermique.

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