Pierres de construction : Applications, parement, dégradation et conservation

Cet article couvre : 1. Usages pierres 2. Lit naturel 3. Parement (dressing) 4. Dégradation 5. Ralentissement dégradation 6. Conservation 7. Pierres artificielles.

1. Usages des pierres

Utilisées depuis l'Antiquité : temples, forts anciens Inde. Taj Mahal, Fort Rouge, Jama Masjid, Parlement, Secrétariat, Rashtrapati Bhavan (Delhi), nombreux édifices majeurs. Aujourd'hui encore : base béton ciment et briques.

Usages variés :

1. Structure : Fondations, murs, colonnes, linteaux, arcs, toits, sols, cours étanches.
2. Parement (Face-work) : Aspect massif. Murs briques + parement pierres teintes désirées = maçonnerie composite.
3. Revêtement (Paving) : Sols bâtiments (résidentiel, commercial, industriel). Routes, trottoirs.
4. Matériau de base : Désagrégées → béton ciment, grave routes, ciments calcaires, pierres artificielles, blocs creux.
5. Divers : (i) Ballast ferroviaire, (ii) Fondant hauts fourneaux, (iii) Blocs ponts, piles, culées, murs soutènement, phares, barrages.

Déclin popularité :

• Parement fastidieux, laborieux, lent
• Pierres qualité/résistance souhaitées pas facilement disponibles prix modérés, surtout plaines
• Alternatives (B.A., acier) : plus résistantes, moins volumineuses, plus durables, adaptées immeubles grands hauteur
• Structures pierres pas dimensionnables rationnellement comme B.A./acier

2. Lit naturel des pierres (Natural Bed)

Définition

Pierres issues roches. Plan de division distinct = lit naturel = plan/lit dépôt original pierre sédimentaire. Pas nécessairement horizontal.

Roches sédimentaires : facile observer/localiser (plans stratification). Roches ignées : peu significatif, difficile déterminer.

Importance

Règle générale maçonnerie : lit naturel pierres sédimentaires perpendiculaire (ou quasi) à direction pression = résistance maximale.

Détection : eau versée, observer direction couches. Loupe possible. Ouvrier expérimenté : résistance ciseau. Pierre casse facilement le long lits naturels.

Position selon lit naturel :

• Arcs : Lits naturels radiaux (fig. 2-1). Poussée arc normale aux lits.
• Corniches, bandeaux : Partiellement non supportés → lits naturels verticaux. Ne vaut pas pierres d'angle → pierres sans lits naturels préférables.
• Murs : Lits naturels horizontaux (fig. 2-1).

3. Parement des pierres (Dressing)

Après extraction, taillées tailles/surfaces voulues = parement pour : (i) aspect désiré, (ii) transport carrière facile/économique, (iii) exigences maçonnerie, (iv) main-d'œuvre locale formée près carrière.

Selon lieu : parement carrière et parement chantier.

Avantages parement carrière :

• Main-d'œuvre bon marché
• Tri pierres selon usages
• Parties irrégulières/rugueuses enlevées → poids réduit + transport facilité
• Surface lit naturel rendue visible
• Pierres fraîches = sève carrière = tendres = parement facile

Variétés finitions par parement :

1. Finité à la hache (Axed) : Pierres dures (granit) à la hache.
2. Finité brossé/boucharde (Boasted/Droved) : Boucharde = traits parallèles discontinus (horizontal, incliné, vertical). Boucharde = ciseau largeur ~60 mm.
3. Margins ciseau (Chisel-Draughted Margins) : Joints uniformes : marges équarries, bouchardées, chanfreinées.
4. Finité circulaire : Surface ronde (colonnes).
5. Finité peigné/traîné (Dragged/Combed) : Peigne/drague (acier dents multiples) frotté toutes directions. Pierres tendres seulement.
6. Finité cannelé (Furrowed) : Marge ~20 mm enfoncée tout pourtour, partie centrale saillante ~15 mm. Rainures verticales/horizontales ~10 mm. Coins d'angle (quoins) mis en valeur.
7. Finité mouluré (Moulded) : Forme désirée main/machine pour aspect.
8. Finité marteau (Hammer-Dressed) : Marteau Waller → gros blocs équarris approximatifs. Pas angles vifs/irréguliers, surface comparative plane → bon ajustement maçonnerie.
9. Finité plane (Plain) : Surface ~lisse scie/ciseau.
10. Finité poli (Polished) : Marbres, granits... poli main/machine.
11. Finité poinçonné (Punched) : Dépressions poinçon → série creux/crêtes.
12. Finité réticulé (Reticulated) : Aspect filet. Marge ~20 mm bords, enfoncements irréguliers espace inclus. Marge ~10 mm autour enfoncements, profondeur ~5 mm. Outil pointillé → aspect piqué.
13. Finité frotté (Rubbed) : Pierre sur surface ou machine. Eau/sable abondants accélèrent.
14. Finité écobu (Scabbling) : Marteau écobu → projections irrégulières enlevées = parement grossier.
15. Finité outillé (Tooled) : Ciseau → traits parallèles continus (horizontal/incliné/vertical).
16. Finité brute carrière (Self-Faced/Rock-Faced/Quarry-Faced) : Certaines pierres carrière ont surface lisse → pose directe.
17. Finité creusé (Sunk) : Surface abaissée niveau original : larges rainures, chanfreins, surfaces inclinées.
18. Finité vermiculé (Vermiculated) : Similaire réticulé mais enfoncements plus courbes → aspect verrues/vers.

Dégradation des pierres (Deterioration)

Faces exposées attaquées par agents atmosphériques → dégradation.

Causes dégradation :

1. Alternance mouillage/séchage : Pluie, gel, rosée mouillent. Soleil sèche. Pierres soumises cycles usure rapide.
2. Gel : Stations altitude/lieux froids : humidité atmosphère déposée pores. Gel → dilatation volume → éclatement.
3. Impuretés atmosphère : Villes industrielles : acides/fumes prédominants. Attaquent carbonate chaux → dégradation.
4. Organismes vivants : Vers, bactéries : trous + affaiblissement. Acides organiques sécrétés → corrosion minéraux.
5. Migrations chimiques : Pierres différentes côte à côte (calcaire/grès) : chimiques formés sur l'une migrent sur l'autre → dégradation. Ex: grès sous calcaire → produits lessivés calcaire → pourrissement grès. Calcaire granulaire + calcaire magnésien → absorption sulfate magnésium → dégradation granulaire.
6. Nature mortier : Mortier liant peut réagir chimiquement constituants pierre → désintégration.
7. Eau pluie : Double action physique + chimique. Physique : mouillage/séchage alterné → désintégration. Chimique : pluie absorbe CO₂, H₂S, autres gaz → action adverse → pourrissement.
8. Variations T° : Hausse → dilatation. Baisse → contraction. Fréquentes → contraintes internes → dégradation facile.
9. Végétation : Lianes/arbres racines joints. Attirent humidité → surface humide. Racines poussent → expansion → dégradation accélérée.
10. Vent : Poussières fines. Haute vitesse → impact surface → dégradation. Vent force entrée eau pluie pores. Gel → dilatation → éclatement.

Ralentissement dégradation (Retardation)

Précautions :

1. Pierres siliceuses compactes : Surfaces extérieures bâtiments importants. Texture cristalline dense. Grès liant siliceux. Éviter calcaires/grès calcaires texture ouverte villes industrielles.
2. Revêtements extérieurs : Bâtiments ordinaires : joints/enduit (pointing/plastering) à la construction.
3. Joints : Tous joints maçonnerie complètement remplis → structure saine sans vides/cavités.
4. Lits naturels : Pierres posées sur lits naturels.
5. Qualité pierres : Préférer pierres finies, polies, bien parées aux pierres brutes.
6. Pierres saisonnées : Fraîches = sève carrière accélère dégradation → saisonnage suffisant exposition avant pose.
7. Dimensions : Grosses pierres possible → minimiser joints (points faibles, entrée eau/humidité).
8. Lavage eau : Surfaces exposées propres → lavage eau intervalles réguliers.

Conservation des pierres (Preservation)

Dégradation pierres qualité inférieure partiellement évitée si bien conservées. Conservateurs appliqués surfaces.

Conservateur idéal :

• Empêche pénétration humidité
• Pas couleur objectionnable
• Durcit suffisamment résistance agents atmosphériques
• Pénètre facilement
• Économique
• Non corrosif, inoffensif
• Efficace longtemps après séchage
• Application facile

Aucun conservateur unique ne convient à tous types pierres. Choix demande réflexion. Selon composition chimique et position structure, conservateur particulier recommandé. Chaque cas étudié avant choix final.

Conservateurs courants :

1. Goudron de houille (Coal Tar) : Préserve mais couleur objectionnable + absorbe chaleur soleil → beauté gâchée → peu utilisé.
2. Huile de lin (Linseed Oil) : Crue ou bouillie. Crue : teinte originale respectée, renouvellement fréquent (annuel). Bouillie : dure longtemps, mais fonce surface.
3. Peinture : Change couleur originale. Sous pression si pénétration profonde requise.
4. Paraffine : Seule ou dissoute essence pétrole. Change couleur.
5. Solution alun/savon : Alun ~0,75 N + savon doux ~0,50 N / litre eau. Appliqué = conservateur.
6. Solution baryte : Hydroxyde baryum Ba(OH)₂. Utile si dégradation due sulfate calcium CaSO₄. Réaction : Ba(OH)₂ + CaSO₄ = BaSO₄↓ + Ca(OH)₂. Sulfate baryum insoluble, peu affecté agents atmosphériques. Hydroxyde calcium absorbe CO₂ → carbonate calcium CaCO₃ → renforce pierre.

Pierres artificielles (Artificial Stones)

Également : pierres coulées, pierres reconstituées.

Procédure fabrication :

1. Pierre naturelle concassée < 6 mm
2. Poussière pierre éliminée
3. Mélange : 1,5 parties 3-6 mm + 1,5 parties <3 mm + 1 partie ciment (volume)
4. Pigment couleur désirée (≤15% poids ciment)
5. Eau quantité requise + malaxage complet
6. Transfert moules spéciaux
7. Durcissement, surface maintenue humide → bloc prêt
8. Polissage si requis
9. Ciment blanc possible pour teintes claires

Formes pierres artificielles :

• Béton ciment : Ciment, sable, gravier, eau. Sur place ou préfabriqué. Largement utilisé. + acier = B.A. (béton armé).
• Dalles mosaïque : Dalles béton préfabriquées copeaux marbre surface. Diverses teintes, très utilisées.
• Terrazzo : Copeaux marbre + ciment. Salles bain, résidences, temples.

Avantages pierres artificielles :

• Cavités possibles → passages tuyaux, câbles
• Rainures possibles pendant coulée → fixations divers
• Coulée forme désirée → exigences architecturales
• Pièce unique → évite gros blocs pierre linteaux, poutres
• Plus résistant que pierre naturelle
• Économique : petits calibres pierre rentabilisés
• Équivalent résistance dégradation/désintégration agents atmosphériques (pluie, gel...)
• Plus durable que pierre naturelle
• Pas de lit naturel → pas précautions lit naturel