TECHNIQUEs ET PRATIQUE DE LA CHAUX

Deuxième édition 2003

001-046 29/04/03 14:14 Page 3

© Groupe Eyrolles, 2003,ISBN 2-212-11265-3

17La

chau

xet

ses

utili

sation

s1 La chaux et ses utilisationsLa chaux entre dans un grand nombre d’utilisations, depuis des applicationsartisanales jusqu’à des processus industriels très évolués.

La production française en 2001 est de 2 480 000 tonnes, dont une part impor-tante est fabriquée par les utilisateurs eux-mêmes dans le cadre industriel (enparticulier dans les secteurs de la sidérurgie, de la chimie).

1 1 Un liant pour bâtir et pour restaurer

L’utilisation de la chaux, dans le bâtiment comme matériau de construction,représente moins de 3 % de la production totale française de chaux aérienne oumagnésienne. Si l’on considère seulement la chaux sous sa forme éteinte, cepourcentage correspond à un peu plus de 15 % : ainsi l’usage de la chaux dansle bâtiment reste relativement modeste en regard de la production française.

Certains débouchés ne sont pas pratiqués en France mais existent à l’étranger.C’est le cas de la brique silico-calcaire fabriquée à partir d’un mélange dechaux et de sable siliceux, compacté et étuvé.

Il faut signaler également les bétons cellulaires (à base de mortier de sable,de chaux et/ou de ciment) qui résultent de l’action de la chaux sur de l’alu-minium en poudre (dégagement de bulles de gaz).

En outre, la fabrication du verre, matériau de plus en plus présent dans l’archi-tecture contemporaine, nécessite l’adjonction en faible quantité de calcaire(souvent sous forme de chaux) dans un mélange essentiellement à base desilice ou de quartz.

Depuis fort longtemps, la chaux a été employée pour stabiliser les routes etchemins. Son utilisation perdure encore aujourd’hui pour modifier les caracté-ristiques physiques du sol. En agriculture, elle sert à diminuer le pourcentaged’eau contenu dans un sol humide (chaux vive) et à floculer les argiles du solprovoquant ainsi une réaction physico-chimique et à permettre le passaged’une structure plastique à une composition stable, grumeleuse (chaux vive ouchaux éteinte). Cet usage connaît ces dernières années une croissance justi-fiée par des critères environnementaux ; la chaux étant alors considéréecomme « matériau naturel ».

001-046 29/04/03 14:14 Page 17

18Te

chni

ques

etpr

atiq

uede

lach

aux Elle sert aussi à modifier les caractéristiques chimiques du sol. Ainsi, elle agit

pour solubiliser la silice et l’alumine contenues dans l’argile et former un sili-cate et aluminate de calcium. La chaux intervient dans la composition d’unliant hydraulique qui agglomère les composants du sol et en augmente ladureté.

Cette propriété est aussi utilisée pour la stabilisation de la terre, compactéeou non, destinée à la construction d’habitat en terre crue.

En milieu ancien, un liant pour restaurerLe gros consommateur de chaux est aujourd’hui le secteur de la réhabilitation.La redécouverte de ce fond urbain accompagne la revalorisation de l’artisanat,pris ici au sens du sur mesure et de la petite entreprise.Viviers de savoir-faire et de tours de main, le milieu des métiers trouve ici unnouveau souffle où il peut donner la mesure de sa richesse et de son iden-tité. Chaque enduit mobilise chez le maçon sa capacité circonstancielle às’adapter à une demande particulière, par référence à un modèle traditionnel.Chaque fois que le dernier ravalement est antérieur aux liants industriels, lachaux est le matériau employé. C’est dire qu’elle domine en milieu ancien etqu’elle est, par excellence, le matériau d’entretien des parements.

Si l’entretien est un marché, il est aussi une discipline. Il suppose une inter-vention en continuité avec la vie de l’édifice qui propose, encore visibles, lestraces de son architecture. Il pose la double question du traitement et de latechnique. Il pose enfin la question des marques du temps et du choix éven-tuel de leur maintien à titre de témoin.

Le traitement touche à la composition et à l’aspect : il ne peut s’affranchir d’uncontexte patrimonial et effleure nécessairement les principes de la restaura-tion.Dans le cas de l’intégration d’un enduit, pour partie conservé et pour partierefait, quels choix esthétiques prévalent ? La prolongation à l’identique au nomde l’unité ? l’accentuation de la différence au nom de la lisibilité ?Dans le cas du remplacement de l’enduit, cherche-t-on l’équivalence d’aspectpar des artifices de patine et de vieillissement ou bien la réfection à neuf sesubstitue-t-elle à bon compte à l’ouvrage ancien ?Ces interrogations attestent que la réhabilitation, si elle tolère plus facilementle renouvellement des ouvrages, n’échappe pas à la question de l’aspect, à lacombinaison du beau et du vieux.

Le souci du « vieux », de la marque du temps, est curieusement à la fois reven-diqué et repoussé. Refaire, par référence à l’architecture, et conserver, par réfé-rence à l’ancienneté, procèdent de deux esthétiques différentes : celle de laforme et celle des marques de l’histoire.

001-046 29/04/03 14:14 Page 18

19La

chau

xet

ses

utili

sation

sAu-delà de ces débats, la chaux convient à l’entretien. Elle sait révéler l’agrégat desenduits et elle est lumineuse ; elle flatte l’imperfection du mur ; elle est veloutée etnuancée dans les badigeons ou les eaux fortes, presque transparente dans les patines.Sur le plan technique, en entretien, l’ouvrage a lui aussi sa propre logique dusupport à la finition. Que vaut un épiderme « à l’ancienne », satisfaisant surle plan visuel, s’il n’est pas compatible avec le derme-support ? Sur nombred’édifices, on voit se dégrader à court terme la couche de finition réalisée àla chaux et appliquée sur un corps d’enduit de type moderne par le liant etpar le dosage.L’usage du matériau traditionnel exige un dispositif traditionnel. Toute concep-tion technique de juxtaposition neuf/ancien devra tenir compte de cette évidencesi elle veut employer la chaux autrement que comme un alibi d’habillage.

Cette conception technique est largement développée dans les chapitressuivants, elle se résume en :• résistance des liants chaux compatible avec les matériaux de hourdages

anciens (pierres, briques, terre) ;• grande porosité des mortiers obtenus qui amène le maçon à parler de

« respiration des murs ».

Avec la chaux, aspect et technique se superposent pour entretenir l’édificeet l’accompagner dans une sorte de fondu enchaîné du bâtiment dans le temps.À côté de la logique de l’homme de métier, utilisateur d’un matériau brut qu’ilfaçonne lui-même, s’est développée une offre considérable dans la logique duproduit, à travers les enduits prêts à l’emploi. La chaux y est présente en quan-tité importante et ces produits résultent de l’image traditionnelle de l’enduit. Ilssont l’alternative industrielle à un ouvrage dont la culture est du domaine arti-sanal. Le chapitre sur les enduits présente les caractéristiques.Le monde de l’entretien et le monde des monuments historiques diffèrent parleur approche.

Aujourd’hui, une piste de réflexion voudrait moins de confusion entre le monu-mental, l’œuvre au sens de chef-d’œuvre (exceptionnelle par sa qualité, sonambition et, généralement, son unité dominante) et les œuvres de construc-tion traditionnelle, dignes d’intérêt par les marques de leur ancienneté. À lapremière catégorie s’appliquent les disciplines de la conservation et de larestauration ; à la seconde, celles de l’entretien et de la réhabilitation. Étudesau cas par cas, débats de doctrine et de projet pour les premiers ; stratégiesreproductibles et normalisables pour les seconds. En effet, en réhabilitation,le modèle préexiste généralement et, par analogie, en plusieurs exemplaires.Ici, réparation, entretien, réfection mobilisent l’arsenal courant des matériauxtraditionnels, des techniques et savoir-faire des métiers. Quand bien mêmeelle concourt à un objectif patrimonial, l’intervention y est de type sanitaire ;édifié, le bâtiment donne déjà à voir le traitement de son architecture et l’inter-vention échappe aux débats de doctrine.

001-046 29/04/03 14:14 Page 19

20Te

chni

ques

etpr

atiq

uede

lach

aux En conservation, les approches sont tout autres, et la réfection n’est, en prin-

cipe, qu’exceptionnelle. Dans le cas des ouvrages comportant un liant chaux,deux groupes de problèmes concrets se posent : perte de cohésion et perted’adhésion. On rencontre ces désordres dans les mortiers de hourdage, dansles enduits, dans les couches picturales et l’on cherche à redonner à l’ouvrageses propriétés perdues de tenue et de solidité. Du fait des principes de ladiscipline et de la qualité des œuvres à traiter, on tend vers une recherche deréversibilité des systèmes consolidants à laquelle on ne parvient qu’assezthéoriquement.

Une gamme de procédés à partir de liants synthétiques, organiques, minérauxpermet de résoudre les désordres d’adhésion et de cohésion. L’argument duchoix se fait sur la base des contraintes du milieu (humidité, température,nature des sels et des pigments), mais surtout en fonction du projet final detraitement et des possibilités de déposer ou non l’ouvrage pelliculaire. Leschaux sont utilisées en injection, toujours en mélange avec d’autres produitsadjuvants, et n’ont pas de qualité de réversibilité. Elles agissent, en revanche,par adhésion, en sympathie avec un milieu qui est, à l’origine, le leur. D’autressystèmes utilisent l’imprégnation et obtiennent une réversibilité de qualitévariable par l’usage possible de solvants. Se pose enfin le problème du ré-enduitet du repeint sur les zones traitées ou à proximité. Le choix du système conso-lidant devra être compatible avec le traitement technique final qui utilisera desprincipes modernes ou traditionnels.

C’est donc bien le projet de restauration, définitif ou capable de repentir, quiguide le protocole d’intervention. La chaux n’y est pas un matériau retenu apriori et propre à répondre à chaque fois, mais un des composants à la dispo-sition du restaurateur.

Pour les enduits, comme pour les peintures à la chaux, les architectes restau-rateurs français s’en tiennent aux formules traditionnelles à base de chauxaériennes ou hydrauliques naturelles. Ils marquent en général une préférencepour les adjuvantations les plus anciennes (sel d’alun, huile de lin…).D’une manière plus générale, l’inspection des Monuments historiques connaîtle rôle d’exemplarité que ses propres choix jouent sur le patrimoine majeur, surle patrimoine modeste ou non protégé. Reconnaissant la fonction de protectiondes maçonneries par le décor peint, elle considère que sa conservation ou sarestauration s’impose. Elle envisage cette opération dans une logique d’homo-généité, sachant que l’absence partielle de décor risquerait « d’inverser lahiérarchie des valeurs et de brouiller la lisibilité, la compréhension », préciseColette di Matteo. Son interrogation ressemble à une profession de foi :« L’édifice vivant utilisé peut-il se passer du décor protecteur nécessaire à samaintenance, à son fonctionnement et à son entretien quotidiens ? »Pour l’entretien, on a vu que c’est le dispositif technique traditionnel quiconvient : les chaux y ont leur place naturelle. On sait aussi que l’enduit et

001-046 29/04/03 14:14 Page 20

21La

chau

xet

ses

utili

sation

sson peinturage sont tout autant protections indispensables que prétextes àdécor, réunissant dans un ouvrage unique l’organe constructif et le signe archi-tectural. On peut en déduire que les chaux, comme « chef de famille » desliants minéraux traditionnels, sont bien le matériau approprié à l’ouvrage enraccord et en réfection sur le patrimoine bâti.

Leurs qualités d’aspect les protègent des matériaux plus secs, plus plats outrop uniformes, au moins tant que notre sensibilité tient leurs caractéristiquespour les plus belles. Elles ne sont pas cantonnées à l’entretien du patrimoinemais possèdent des ressources qui augurent bien de leur avenir.

1 2 Les autres utilisations de la chaux

La chaux n’intervient pas seulement dans le domaine de la construction.Compte tenu de son rôle, prééminent au sein des processus de transformationet de traitement, elle trouve des usages très divers en relation avec sespropriétés chimiques et physiques. Elle peut être utilisée vive ou éteinte selonles usages. Dans ce chapitre, on parlera essentiellement de chaux aérienne ;les chaux hydrauliques naturelles étaient utilisées principalement dans lesapplications du domaine de la construction.

Dans l’agricultureLa chaux est utilisée en agriculture dans les sols acides pour ses propriétéssuivantes.

Propriétés chimiques La chaux est une base. Elle sert à lutter contre l’aciditédes sols (besoin en redressement), laquelle a pour conséquence de perturberl’alimentation des plantes, en détruisant l’équilibre de restitution des élémentsnutritifs (blocage de certains, prolifération d’autres qui, en grandes quantités,deviennent toxiques). La chaux aide le sol à rétablir son équilibre et à retro-uver sa fertilité. Elle agit également directement sur la végétation. Absorbée etfixée par les plantes, elle intervient dans le processus de germination, la circu-lation de l’amidon et la saturation des acides organiques.

Quantité de chaux nécessaire pour élever d’une unité le pH1 d’un solen tonne de chaux vive (CaO) par hectare et par an

Terre sableuse légère de 1,5 à 2

Limons de 2 à 3

Terres fortes humidifiées de 3 à 4

001-046 29/04/03 14:14 Page 21

22Te

chni

ques

etpr

atiq

uede

lach

aux Propriétés physiques La chaux coagule l’argile. Cette propriété revient à

neutraliser les sols lourds et argileux par le phénomène de floculation,correspondant au passage d’une structure plastique à une forme grumeleusestable. La chaux rend alors le travail du sol plus facile, accroît sa perméabilitéet favorise son activité.

Une autre propriété de la chaux (utilisée vive) est de permettre l’assèchementdes terres humides : en effet, la réaction d’extinction de la chaux avec l’eaucontenue dans le sol favorise la diminution de cette dernière. La chaux vivefixe environ un tiers de son poids en eau.

Ces deux propriétés (floculation des argiles, assèchement) font que la chauxest depuis longtemps employée dans l’habitat pour la réalisation de sols enterre battue.

Dans l’activité des travaux publics, la chaux sert largement pour la construc-tion des routes ; le sol est préparé avec de la chaux vive pour assécher leterrain, et/ou de la chaux éteinte pour améliorer les caractéristiques méca-niques du sol (stabilisation des argiles).

Propriétés physiologiques La chaux favorise une vie microbienne plusintense par l’amélioration du pH. À cela s’ajoute son pouvoir désinfectant etantiparasitaire.Le choix d’un amendement calcaire est lié au résultat visé (saturation de l’aci-dité, décomposition rapide de matières organiques…), à la nature du sol (solsargileux, lourds, humides, zones de défrichement, riches en sulfates), àl’époque de l’année et surtout aux considérations économiques (prix d’achat,transport, frais de main-d’œuvre) ; les chaux les plus fréquemment utiliséessont les chaux vives broyées, quelquefois les « cendrées » (cendres et chauxvive issues des résidus de four à chaux).

Au XIXe siècle, l’amélioration des conditions de transport contribue largement àla diffusion de la chaux, y compris dans des zones pauvres en calcaire ; undicton breton le précise ainsi : « Pour avoir des récoltes, il faut aller à la gare ».Si l’utilisation de la chaux améliore les caractéristiques des sols, elle est aussiparfois contestée : « On dit de la chaux, comme de la marne, qu’elle enrichitles pères et ruine les enfants ».La chaux sert également à la fabrication de la « bouillie bordelaise », compo-sition anticryptogamique pour lutter contre le mildiou de la vigne :

Pour un sol en terre battue, il faut bêcher le sol sur 15 à20 cm ; épandre de la chaux vive (20 kg/m2) ; malaxer etarroser si nécessaire ; compacter ou damer.

001-046 29/04/03 14:14 Page 22

23La

chau

xet

ses

utili

sation

s

Aujourd’hui on étudie la combinaison chaux et engrais azotés, afin de limiterl’emploi de ces derniers dans les sols.

Dans la sidérurgie et le traitement des métaux non ferreux

La sidérurgie est un domaine où l’emploi de la chaux intervient très largement.Elle a le pouvoir de réagir à haute température avec les impuretés des métauxet participe ainsi à leur affinage. La chaux est employée :

Dans les convertisseurs produisant de l’acier, à partir de la fonte (fer etcarbone). La chaux vive forme avec les impuretés (silicium, phosphore, souffre)des scories, plus faciles à isoler et à éliminer.Les procédés actuels demandent 60 à 70 kg par tonne d’acier. La chaux éteinte(en poudre ou en pâte) a plusieurs fonctions : comme lubrifiant pour le tréfi-lage de l’acier, comme revêtement dans les moules utilisés pour la fusion enlingots de l’acier (évite le collage), mais aussi comme protection temporairecontre la corrosion.

Dans le traitement des métaux non ferreux, où elle sert d’agent d’attaquede la bauxite, pour en extraire l’aluminium, par enlèvement du silicium, puispour la caustification.

Dans la préparation du magnésium par précipitation de la magnésiehydratée, à partir d’une solution de chlorure de magnésium.

Dans la séparation par flottation de différents sels métalliques, tels que lecalcium métal, le cuivre, le zinc, le plomb, l’or, l’argent et l’uranium.

En chimie et dans le traitement des eauxProduit de base de l’industrie chimique, la chaux provoque la désulfurationdes fumées, par absorption des gaz acides, comme le dioxyde de soufre, legaz carbonique…

Elle a été largement utilisée dans le processus de traitement des eaux, pourla neutralisation des eaux acides provenant de forêts et de tourbières.

Solution cuprique contenant pour 100 litres (d’eau) :– 2 kg de sulfate de cuivre ;– 1,4 kg de chaux grasse.On fait dissoudre le sulfate dans 80 litres d’eau, puis on yajoute, lentement, 20 litres de lait de chaux en brassant lemélange.

001-046 29/04/03 14:14 Page 23

24Te

chni

ques

etpr

atiq

uede

lach

aux L’opération consistait à leur faire traverser un bassin contenant de la chaux.

Actuellement, celle-ci joue un rôle important et intervient à plusieurs niveaux :

• pour corriger l’acidité des eaux ;• pour coaguler et floculer les matières en suspension ;• pour précipiter certains éléments toxiques et nuisibles ;• pour stériliser (destruction des germes pathogènes) ;• pour décarbonater les eaux, en précipitant le carbonate de calcium des eaux

calcaires.

Ces applications dans le secteur de la protection de l’environnement sontnombreuses, on peut citer le traitement des :– Gaz de combustion (élimination des anhydriques sulfureux S02 et acide

chlorhydrique HCI, élimination du mercure).– Eaux potables (adoucissement, contrôle ou pH, contrôle du développement

des agents pathogènes, élimination des impuretés).`– Eaux de vidange, des effluents industriels.`– Boues de stations d’épuration.

Pour le secteur de la chimie, on retrouve la chaux dans de nombreux processindustriels (production des alcalis avec le procédé soude-chaux, production del’acide citrique, de la magnésie, des hypochlorite de calcium…) mais aussi phar-maceutique (production des phosphates de calcium, des fluors, bromures…).

Autres utilisationsDans le Dictionnaire raisonné des Sciences, des Arts et des Métiers par une

société de gens de lettres, de 1753, Diderot et D’Alembert mentionnaient lesmultiples applications de la chaux en médecine :

« La chaux vive fournit plusieurs bons remèdes à la médecine. Les plus anciensmédecins l’ont employée extérieurement. Hippocrate lui-même l’a recommandéecontre différentes espèces de lèpre. Diofcoride, Pline, Galien, Paul d’Aegine, larangent au nombre des remèdes âcres et caustiques qu’on doit employer contreles ulcères putrides et malins… On trouve chez différents auteurs un grandnombre d’onguents contre les brûlures, dans lesquels on fait entrer la chaux viveavec les émollients et les adoucissants. »

De nos jours, l’eau de chaux est encore utilisée en médecine ; ce n’est plus lecas de la chaux vive ou éteinte.

Ca (H C03)2 + Ca (OH)2 ➝ 2Ca C03 + 2H 20Bicarbonate + chaux ➝ Carbonate + eau

(soluble) (insoluble)

001-046 29/04/03 14:14 Page 24

25La

chau

xet

ses

utili

sation

sLa chaux a également été employée depuis fort longtemps à des fins sanitaires.Il n’est pas rare de retrouver des fosses communes où les corps jetés pêle-mêle(particulièrement durant des épidémies) étaient recouverts de chaux vive.La chaux a été et demeure un élément prépondérant dans l’élaboration de pro-cessus de transformation des matériaux.

Dans les sucreries, la chaux intervient à deux moments précis du raffinage :lors de la coagulation des impuretés, puis lors de l’action du gaz carboniquequi va la faire précipiter, pour former un carbonate. Elle joue alors le rôle d’ad-juvant de filtration (2,5 à 5 kg de chaux sont nécessaires pour produire unetonne de sucre de canne).

Dans l’industrie papetière, la chaux, en tant que base, sert à régénérer lasolution de soude, mais aussi pour la production d’hypochlorite de calciumutilisé pour le blanchissement.

Les tanneries se servent de la chaux pour préparer les peaux au tannage.Elle joue également le rôle de solvant pour les déchets d’abattoirs, lors de

la fabrication de colles et de gélatines (alimentaires). Aux États-Unis, on l’uti-lise pour améliorer le stockage des fruits et légumes, la chaux éteinte absorbele gaz carbonique émis lord du mûrissement des produits et permet ainsi deréguler le rapport oxygène/gaz carbonique.Elle rentre aussi parfois directement dans le process alimentaire, on l’utilisesous forme d’eau de chaux pour neutraliser ou réduire l’acidité avant lapasteurisation du beurre. On l’utilise également pour la fabrication destortillas.

Dans le sud de la France, on trouve en pharmacie un liniment oléocalcairefabriqué par le mélange d’eau de chaux et d’huile d’olive. Celui-ci est destinéà la toilette des nourrissons.

Elle a même trouvé un débouché alimentaire (aujourd’hui abandonné) avecl’invention d’une barquette autochauffante, contenant de l’eau et de la chauxvive qui, mises en contact, chauffent le plat cuisiné, isolé dans un comparti-ment séparé.

Dans l’industrie de la savonnerie, la chaux intervient dans le procédé desaponification des huiles.

001-046 29/04/03 14:14 Page 25