Efflorescence

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Digeste de la construction au Canada, 1961-12

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Efflorescence

Digeste de la Construction au Canada

Division des recherches en construction, Conseil national de

recherches Canada

CBD 2F

Efflorescence

Veuillez noter

Cette publication fait partie d'une série qui a cessé de paraître et qui est archivée en tant que référence historique. Pour savoir si l'information contenue est toujours applicable aux pratiques de construction actuelles, les lecteurs doivent prendre conseil auprès d'experts techniques et juridiques.

D'après le dictionnaire l'efflorescence est un dépôt cristallin qu'on trouve sur la surface des murs de pierres. Malheureusement on la trouve ailleurs que sur la maçonnerie de pierres. Les murs composés d'éléments comme les briques peuvent en être atteints. L'efflorescence est très répandue au Canada comme d'ailleurs dans bien d'autres pays. Le premier problème auquel elle donne lieu est celui de la défiguration de la maçonnerie et il n'est pas rare de voir des murs complètement mutités par elle. Un autre danger réside dans le fait qu'elle peut endommager gravement la maçonnerie lorsque des cristaux de sel croissent près de sa surface. Généralement l'efflorescence fait son apparition peu après l'érection d'un bâtiment et il peut en résulter qu'un bâtiment de briques rouges toutes neuves soit barbouillé de blanc au grand désespoir du propriétaire et de ceux qui ont participé à sa construction.

Le problème n'est pas nouveau. Dans une bibliographie descriptive assez complète préparée en 1925 on a cité plus de 230 études à son sujet, publiées entre l'année 1877 et l'année 1924. L'une des études fait remonter l'historique du problème à l'époque de Napoléon III.

La Division des Recherches en Construction du Conseil National des Recherches du Canada a publié en 1950 une notice (Building Note No. 8) de Mr. J. Goodwin donnant un aperçu d'études plus récentes sur l'efflorescence. Depuis la publication de cette notice on a étudié plus avant le problème, par exemple en examinant un certain nombre de bâtiments atteints d'efflorescence et en enquêtant au laboratoire au sujet de certains facteurs impliqués dans l'efflorescence. On se propose dans le présent Digeste de donner un aperçu des résultats de ces études.

Nature chimique de l'efflorescence

On a décelé un grand nombre de sels dans les échantillons d'efflorescence étudiés. C'est ainsi que dans la bibliographie mentionnée ci-dessus les substances associées à l'efflorescence ont été les suivantes:

sulfate de sodium sulfate _potassium de carbonate de

bicarbonate de

sodium carbonate calcium de silicate de sodium sulfate _magnésium de

On a mentionné par ailleurs d'autres sels comme les chlorures et les nitrates ainsi que les sels de vanadium, de chromium et de molybdenum sans qu'on indique leur composition spécifique. Ces sels et particulièrement le vanadium étaient censés produire de l'efflorescence verte sur les unités d'argile cuite de couleur blanche ou jaune clair tandis que les autres sels produisaient des dépôts blancs ou gris. L'efflorescence provenant des composés de vanadium complexes se trouvant dans l'argile utilisée dans la fabrication des briques se rencontre communément dans le sud-ouest des États-Unis.

Pendant plusieurs années, en marge des études faites par la Division des Recherches en Construction, on a recueilli des échantillons d'efflorescence qu'on a analysés chimiquement. Ces échantillons sont parvenus de types très différents de briques. Dans tous les cas, sauf un, les échantillons d'efflorescence ont été recueillis à même la surface des briques. Dans le cas inusité, les briques du mur n'étaient pas marquées par l'efflorescence mais les joints de mortier avaient de lourds dépôts de sels qui dépassaient la surface de ¼ à ½ pouce. A l'exception de ce cas l'analyse chimique des échantillons a révélé qu'une très large proportion de l'efflorescence était du sulfate de sodium et du sulfate de potassium. Le principal agent de l'efflorescence des joints de mortier était du carbonate de sodium. Les échantillons contenaient par ailleurs de petites quantités ou même des traces d'autres substances.

Dans le cas d'un échantillon en provenance du mur d'un bâtiment dans lequel sont maintenues de fortes humidités tout au long de l'hiver (alors que des motifs inusités d'efflorescence se formaient sous les fenêtres) on a constaté que le sulfate de magnésium se présentait en quantités considérables en plus du sulfate de sodium et du sulfate de potassium. Dans d'autres échantillons on a trouvé une certaine quantité de calcium sous forme de carbonate ou de sulfate. Le chlorure était presque inexistant dans les échantillons étudiés. Le dénominateur commun de tous les échantillons analysés était un certain sel de sodium et de potassium. Dans tous les cas sauf un (celui de l'efflorescence inusitée des joints de mortier) le sel semblait être du sulfate de sodium et de potassium. L'efflorescence du joint de mortier semblait être du carbonate de sodium.

Les résultats de ces analyses confirment une étude relative à la maçonnerie de briques qui a été faite par R. K. Robertson, au Canada, selon laquelle " . . . dans tous les cas d'efflorescence grave le sulfate de sodium était invariablement présent, représentant rarement moins de 50% de la teneur totale". Cette observation est fondée sur l'analyse d'un grand nombre d'échantillons recueillis au cours de nombreuses années. On a dit aussi que les autres sels que l'on trouve généralement dans l'efflorescence sont le carbonate de sodium, le sulfate de magnésium, le sulfate de calcium, le carbonate de calcium et quelquefois de légères traces de chlorure de sodium.

Température et efflorescence

On a remarqué que l'efflorescence est généralement un problème saisonnier. On dirait que les journées et les nuits fraîches de l'automne font sortir des sels qu'on n'a pas vus à la surface des murs en été. L'intensité de l'efflorescence augmente généralement au cours de la saison d'hiver et elle commence à décroître au printemps. Les dépôts disparaissent généralement lorsque l'été arrive. Très souvent la quantité de l'efflorescence sur les murs de briques décroit d'une année à l'autre. C'est ainsi qu'un bâtiment gravement atteint au cours du premier hiver qui fait suite à sa construction l'est beaucoup moins le deuxième hiver, encore moins le troisième hiver et il n'est pratiquement pas atteint au cours du quatrième hiver.

Pour expliquer le développement de l'efflorescence par temps froid il y a lieu de supposer que le degré d'évaporation de l'humidité emprisonnée dans les murs de maçonnerie de briques varie d'une saison à l'autre. Dans les conditions de l'été cette densité peut être très élevée de

telle sorte que l'humidité s'évapore dans les briques et que les sels solubles sont déposés à l'intérieur des murs plutôt qu'en surface. Lorsqu'il fait froid cependant la densité d'évaporation peut être très faible; cela permet à l'humidité de se diriger vers la surface extérieure de la maçonnerie avant de s'évaporer et de laisser les dépôts de sel à la surface.

Le mortier comme source d'efflorescence

De nombreux chercheurs ont remarqué que la production et la quantité de l'efflorescence sont plus ou moins liées à la composition du mortier utilisé; avec un certain type de brique et un certain mortier on peut ne pas avoir d'efflorescence tandis qu'avec la même brique et un autre mortier l'efflorescence peut se produire sur la maçonnerie. La prépondérance des sels de sodium et de potassium (généralement sous la forme de sulfate) que l'on trouve dans la plupart des efflorescences conduit à penser que le ciment portland est leur source.

Dans l'une des études effectuées par la Division des Recherches en Construction on a moulé de petits cylindres de mortier de compositions très différentes avec une mèche de céramique poreuse enfouie dans la partie supérieure du mortier. Après la prise le mortier a été placé dans de l'eau qui s'infiltra dans l'échantillon et amena les sables solubles qui étaient présents jusqu'à la mèche. En s'évaporant de la mèche l'eau déposa les sels et il fut possible de déterminer la quantité et la composition de ceux-ci. On a constaté que les mortiers faits de matériaux de cimentation ayant une très faible teneur en composés de sodium et de potassium produisaient très peu d'efflorescence sur les mèches. Ces matériaux comprenaient trois types de chaux et un ciment de maçonnerie à faible teneur en alcali. On a constaté que le remplacement de la chaux par du ciment portland dans le mortier augmentait l'intensité de l'efflorescence selon la quantité de ciment portland utilisée et la quantité de sels de sodium et de potassium qu'il contenait.

Dans une autre étude faite à la Division des piliers de maçonnerie en briques furent construits à l'extérieur au moyen de trois types de briques et de six mortiers lesquels contenaient en proportions variées du sable, de la chaux et du ciment portland. Cette étude a montré également que dans le cas des matériaux utilisés la quantité de ciment portland employée dans le mortier influait sur le degré de l'efflorescence. Par ailleurs cette étude a montré que le type de briques qu'on utilise détermine l'existence ou la non-existence de l'efflorescence. Lorsqu'on se servait d'une brique ayant un grand pouvoir d'absorption de l'eau et d'un mortier à haute teneur en ciment le pilier était fortement marqué par de l'efflorescence tandis qu'un pilier correspondant fabriqué avec le même mortier mais avec une brique ayant un pouvoir d'absorption de l'eau modéré, l'efflorescence était beaucoup moins marquée. Le troisième pilier fabriqué avec des briques ayant un faible pouvoir d'absorption de l'eau n'a pas été atteint par l'efflorescence bien que l'on se soit servi du même type de mortier. Le mortier des trois piliers était identique en composition; la nature de la brique cependant semblait déterminer le mouvement des sels au travers de là maçonnerie. Dans un cas la solution saline semblait se déplacer librement; dans les autres cas le mouvement était plus restreint du fait de la nature des briques.

Autres sources d'efflorescence

Bien que le mortier soit une source importante de sels d'efflorescence ce n'est certainement pas la seule. Les éléments de maçonnerie peuvent contenir d'importantes quantités de sels qui sont dissous par l'humidité et viennent à la surface avec le temps. Dans le cas des briques on peut avoir recours à une épreuve standard qui montre la capacité qu'elles ont de contribuer à l'efflorescence par suite de leur teneur en sels solubles. Pour cette épreuve on place une brique à l'extrémité d'un récipient d'eau distillée pendant sept jours au cours desquels l'eau est aspirée à travers la brique et s'évapore à la surface de cette dernière. Les sels solubles de la brique sont dissous par l'eau et lorsque celle-ci s'évapore ils se déposent à la surface. Le mouvement de l'eau du sol dans les fondations des bâtiments et sa montée dans la maçonnerie provoquent parfois l'efflorescence lorsque l'humidité du sol entraîne avec elle des sels qui par la suite sont déposés à la surface de la maçonnerie.

L'efflorescence se produit fréquemment sur des maçonneries de briques qui sont adjacentes à des éléments de béton. Un bon exemple de ce phénomène est la présence d'efflorescence sous les rebords en béton des fenêtres. Ces rebords sont fréquemment mouillés par la pluie et par la neige qui fond sur eux et les sels solubles du béton sont dissous et peuvent pénétrer dans la maçonnerie de briques.

Les sels qui causent l'efflorescence peuvent également trouver leur origine dans la maçonnerie de soutènement derrière la surface extérieure d'un mur. A l'origine cette surface peut être exempte de sels mais par la suite elle peut être contaminée par des sels provenant de la maçonnerie de soutènement. L'humidité prolongée des murs est également un facteur d'efflorescence. C'est ainsi que la maçonnerie qui se trouve près d'un système de drainage défectueux est souvent marquée par l'efflorescence tandis que les autres parties des murs n'en sont pas affectées. Les murs qui sont aspergés par de l'eau en provenance de surfaces horizontales proches peuvent être marqués de la même façon.

Traitement de l'efflorescence

Pour enlever l'efflorescence des murs de briques on peut, soit dissoudre les sels en les rinçant avec de l'eau tout en les frottant avec une brosse, soit les dissoudre dans une solution d'acide hydrochlorique qu'on rince ensuite. Dans les deux cas il est probable qu'une partie des sels pénétrera dans la maçonnerie au moment où le mur sera mouillé ce qui donnera lieu, par la suite, a une nouvelle efflorescence. Cependant le traitement acide semble réussir dans la plupart des cas.

Lorsque l'efflorescence est due à une humidification anormale des murs par suite, par exemple, de systèmes de drainage défectueux ou de nappes aquifères adjacentes il est naturellement nécessaire de remédier à ces défauts avant de chercher à faire disparaître l'efflorescence. Lorsque le problème est dû à l'élévation de l'eau du sol il est très difficile à résoudre étant donné qu'il faut insérer une assise horizontale d'imperméabilisation à la base du mur pour empêcher la montée continue de l'humidité. De même, lorsque la maçonnerie de briques située sous les rebords de fenêtres ou sous les chaperons est affectée par l'efflorescence le traitement approprié consiste à installer une assise imperméable afin d'interrompre le mouvement de pénétration de l'humidité dans la maçonnerie.

Précautions à prendre contre l'efflorescence

Étant donné que tant de facteurs peuvent contribuer au développement de l'efflorescence sur la maçonnerie il est impossible de parer à toutes les éventualités avec une seule mesure de précaution. Cependant pour que l'efflorescence se forme il faut que des sels solubles soient présents dans la maçonnerie. On peut donc exercer un certain contrôle en choisissant des matériaux de construction dont la teneur en sels soit faible. Par exemple les briques d'argile et de chiste peuvent être mises à l'épreuve selon des méthodes standards pour déterminer si elles contiennent des sels devant contribuer à l'efflorescence. Bien qu'il n'existe pas de méthodes d'essais standards permettant de savoir dans quelle mesure le mortier peut contribuer à l'efflorescence, il existe néanmoins des matériaux de cimentation dont la teneur en sels produisant de l'efflorescence est faible, et parmi ceux-ci il y a lieu de mentionner les composés de sodium et de potassium. L'emploi de la chaux, du ciment portland à faible degré d'alcali et du ciment de maçonnerie à faible degré d'alcali réduit considérablement la capacité qu'ont les mortiers de contribuer à l'efflorescence. Il est également nécessaire de stocker avec soin les matériaux de maçonnerie sur les chantiers si l'on veut éviter qu'ils ne soient contaminés par de l'eau du sol chargée de sels.

Certaines particularités de construction ont quelque fois beaucoup affaire quant à l'existence ou à la non-existence de l'efflorescence. Une couche imperméable appropriée, comme par exemple une feuille métallique installée au-dessus du sol entre la fondation et la maçonnerie, empêchera le mouvement vers le haut de l'eau du sol qui autrement pourrait faire pénétrer des sels dans les murs. De même des couvre-joints bien conçus et bien installés entre les rebords en béton des fenêtres et les chaperons protégeront la maçonnerie contre une source courante d'efflorescence.

Pour protéger la maçonnerie contre l'efflorescence on peut, entre autres, veiller à ce que l'ensemble des bâtiments reste sec autant que possible, par exemple en prévoyant un toit qui déborde beaucoup et en évitant les surfaces horizontales adjacentes à la maçonnerie à moins qu'elles ne soient protégées comme il faut contre les éclaboussures et la pénétration de l'eau. Si l'on doit placer des conduites de drainage contre la maçonnerie elles devront être d'une grande capacité et elles devront être maintenues en bon état de service. En somme quand on fait les plans d'un bâtiment dans le but d'obtenir un maximum de durabilité pour la maçonnerie on protège cette dernière contre l'humidité excessive ce qui empêche également l'efflorescence de se produire.

Emploi d'agents imperméables pour supprimer l'efflorescence

Au cours des récentes années on a mis au point une nouvelle catégorie de substances qu'on appelle les silicones. Ces substances ont fait leur apparition dans l'industrie du bâtiment surtout parce qu'ils répondent aux problèmes de la pénétration de la pluie dans les maçonneries composées d'éléments. Certains fabricants recommandent également les silicones pour empêcher l'efflorescence de se produire sur les murs de maçonnerie.

Lorsqu'une brique ou quelqu'autre type d'élément est traité avec du silicone sa surface devient généralement très imperméable. La formation de l'efflorescence à la surface de la brique est alors généralement supprimée parce que les solutions salines présentes dans la brique ne peuvent pas arriver jusqu'à la surface et s'évaporer comme elles le feraient normalement. L'humidité passe sous la surface traitée cependant et les dépôts de sels se font sous cette surface au lieu de sur elle.

L'accumulation, en certains endroits, de sels et de leur cristallisation peut amener la surface de la brique à s'écailler de telle sorte que l'emploi des traitements aux silicones pour empêcher l'efflorescence peut être très dangereux. Cela est particulièrement vrai lorsqu'il existe de grandes quantités de sels dans la maçonnerie et que les éléments sont légers et poreux. Malheureusement on ne connaît pas encore de moyen certain pour éliminer le danger de l'efflorescence.

Une application différente des silicones a été faite aux États-Unis en vue de résoudre le problème de l'efflorescence. Dans cette application les briques sont traitées avec une solution aux silicones avant d'être employées dans la construction. L'effet de ce traitement sur la manifestation de l'efflorescence et sur d'autres propriétés des maçonneries de briques fait actuellement l'objet d'une étude à la Division des Recherches en Construction et dans d'autres organismes.

Résumé

Le problème de l'efflorescence sur les murs composés d'éléments de maçonnerie est un vieux problème qu'on a étudié pendant de nombreuses années. Plusieurs facteurs peuvent influencer la formation de l'efflorescence dans un cas particulier mais il doit y avoir des sels dans la maçonnerie pour être dissous par l'eau en une solution qui traverse les éléments et qui s'évapore à leur surface en laissant des dépôts salins. Le mouvement des solutions à l'intérieur de la maçonnerie dépend en grande mesure des saisons et l'efflorescence est généralement un problème d'hiver. On a décrit les sources possibles des sels d'efflorescence. Ces sources comprennent les matériaux de maçonnerie employés, le mortier, les éléments, les matériaux de soutien ainsi que les agents extérieurs de contamination comme l'eau du sol.

Il est souhaitable de concevoir les bâtiments de telle façon que la maçonnerie ne sera pas astreinte à une humidification excessive et que les parties saines ne seront pas contaminées par les parties qui contiennent des sels d'efflorescence. Les mesures à prendre contre l'efflorescence doivent donc comprendre l'emploi de matériaux ayant une faible teneur en sels d'efflorescence et, tout aussi important, il faut que le bâtiment tout entier soit conçu de façon à éviter l'humidification excessive de la maçonnerie.