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La chaux entre dans un grand nombre d’utilisations, depuis des applications artisanales jusqu’à des processus industriels très évolués. La production française en 2001 est de 2 480 000 tonnes, dont une part importante est fabriquée par les utilisateurs eux-mêmes dans le cadre industriel (en particulier dans les secteurs de la sidérurgie, de la chimie).
Table of Contents
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 ou magnésienne. Si l’on considère seulement la chaux sous sa forme éteinte, ce pourcentage correspond à un peu plus de 15 % : ainsi l’usage de la chaux dans le 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 de chaux 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’aluminium en poudre (dégagement de bulles de gaz).
En outre, la fabrication du verre, matériau de plus en plus présent dans l’architecture contemporaine, nécessite l’adjonction en faible quantité de calcaire (souvent sous forme de chaux) dans un mélange essentiellement à base de silice ou de quartz.
Depuis fort longtemps, la chaux a été employée pour stabiliser les routes et chemins. Son utilisation perdure encore aujourd’hui pour modifier les caractéristiques physiques du sol. En agriculture, elle sert à diminuer le pourcentage d’eau contenu dans un sol humide (chaux vive) et à floculer les argiles du sol provoquant ainsi une réaction physico-chimique et à permettre le passage d’une structure plastique à une composition stable, grumeleuse (chaux vive ou chaux éteinte). Cet usage connaît ces dernières années une croissance justifiée par des critères environnementaux ; la chaux étant alors considérée comme « matériau naturel ».
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 silicate et aluminate de calcium. La chaux intervient dans la composition d’un liant hydraulique qui agglomère les composants du sol et en augmente la dureté.
Cette propriété est aussi utilisée pour la stabilisation de la terre, compactée ou non, destinée à la construction d’habitat en terre crue.
En milieu ancien, un liant pour restaurer
Le 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 un nouveau souffle où il peut donner la mesure de sa richesse et de son identité. Chaque enduit mobilise chez le maçon sa capacité circonstancielle à s’adapter à une demande particulière, par référence à un modèle traditionnel. Chaque fois que le dernier ravalement est antérieur aux liants industriels, la chaux est le matériau employé. C’est dire qu’elle domine en milieu ancien et qu’elle est, par excellence, le matériau d’entretien des parements.
Si l’entretien est un marché, il est aussi une discipline. Il suppose une intervention en continuité avec la vie de l’édifice qui propose, encore visibles, les traces de son architecture. Il pose la double question du traitement et de la technique. Il pose enfin la question des marques du temps et du choix éventuel de leur maintien à titre de témoin.
Le traitement touche à la composition et à l’aspect : il ne peut s’affranchir d’un contexte patrimonial et effleure nécessairement les principes de la restauration.
Dans le cas de l’intégration d’un enduit, pour partie conservé et pour partie refait, quels choix esthétiques prévalent ? La prolongation à l’identique au nom de 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’aspect par des artifices de patine et de vieillissement ou bien la réfection à neuf se substitue-t-elle à bon compte à l’ouvrage ancien ?
Ces interrogations attestent que la réhabilitation, si elle tolère plus facilement le renouvellement des ouvrages, n’échappe pas à la question de l’aspect, à la combinaison du beau et du vieux.
Le souci du « vieux », de la marque du temps, est curieusement à la fois revendiqué et repoussé. Refaire, par référence à l’architecture, et conserver, par référence à l’ancienneté, procèdent de deux esthétiques différentes : celle de la forme et celle des marques de l’histoire.
La chaux et ses utilisations Au-delà de ces débats, la chaux convient à l’entretien. Elle sait révéler l’agrégat des enduits et elle est lumineuse ; elle flatte l’imperfection du mur ; elle est veloutée et nuancée 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 du support à la finition. Que vaut un épiderme « à l’ancienne », satisfaisant sur le plan visuel, s’il n’est pas compatible avec le derme-support ? Sur nombre d’édifices, on voit se dégrader à court terme la couche de finition réalisée à la chaux et appliquée sur un corps d’enduit de type moderne par le liant et par le dosage.
L’usage du matériau traditionnel exige un dispositif traditionnel. Toute conception technique de juxtaposition neuf/ancien devra tenir compte de cette évidence si elle veut employer la chaux autrement que comme un alibi d’habillage.
Cette conception technique est largement développée dans les chapitres suivants, 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’édifice et 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’il façonne lui-même, s’est développée une offre considérable dans la logique du produit, à travers les enduits prêts à l’emploi. La chaux y est présente en quantité importante et ces produits résultent de l’image traditionnelle de l’enduit. Ils sont l’alternative industrielle à un ouvrage dont la culture est du domaine artisanal. Le chapitre sur les enduits présente les caractéristiques. Le monde de l’entretien et le monde des monuments historiques diffèrent par leur approche.
Aujourd’hui, une piste de réflexion voudrait moins de confusion entre le monumental, l’œuvre au sens de chef-d’œuvre (exceptionnelle par sa qualité, son ambition et, généralement, son unité dominante) et les œuvres de construction traditionnelle, dignes d’intérêt par les marques de leur ancienneté. À la première catégorie s’appliquent les disciplines de la conservation et de la restauration ; à la seconde, celles de l’entretien et de la réhabilitation. Études au cas par cas, débats de doctrine et de projet pour les premiers ; stratégies reproductibles 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 matériaux traditionnels, des techniques et savoir-faire des métiers. Quand bien même elle 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’intervention échappe aux débats de doctrine.
En conservation, les approches sont tout autres, et la réfection n’est, en principe, qu’exceptionnelle. Dans le cas des ouvrages comportant un liant chaux, deux groupes de problèmes concrets se posent : perte de cohésion et perte d’adhésion. On rencontre ces désordres dans les mortiers de hourdage, dans les enduits, dans les couches picturales et l’on cherche à redonner à l’ouvrage ses propriétés perdues de tenue et de solidité. Du fait des principes de la discipline et de la qualité des œuvres à traiter, on tend vers une recherche de réversibilité des systèmes consolidants à laquelle on ne parvient qu’assez théoriquement.
Une gamme de procédés à partir de liants synthétiques, organiques, minéraux permet de résoudre les désordres d’adhésion et de cohésion. L’argument du choix se fait sur la base des contraintes du milieu (humidité, température, nature des sels et des pigments), mais surtout en fonction du projet final de traitement et des possibilités de déposer ou non l’ouvrage pelliculaire. Les chaux sont utilisées en injection, toujours en mélange avec d’autres produits adjuvants, 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’autres systèmes utilisent l’imprégnation et obtiennent une réversibilité de qualité variable par l’usage possible de solvants. Se pose enfin le problème du ré-enduit et du repeint sur les zones traitées ou à proximité. Le choix du système consolidant devra être compatible avec le traitement technique final qui utilisera des principes modernes ou traditionnels.
C’est donc bien le projet de restauration, définitif ou capable de repentir, qui guide le protocole d’intervention. La chaux n’y est pas un matériau retenu a priori et propre à répondre à chaque fois, mais un des composants à la disposition du restaurateur.
Pour les enduits, comme pour les peintures à la chaux, les architectes restaurateurs français s’en tiennent aux formules traditionnelles à base de chaux aériennes ou hydrauliques naturelles. Ils marquent en général une préférence pour les adjuvantations les plus anciennes (sel d’alun, huile de lin…).
D’une manière plus générale, l’inspection des Monuments historiques connaît le rôle d’exemplarité que ses propres choix jouent sur le patrimoine majeur, sur le patrimoine modeste ou non protégé. Reconnaissant la fonction de protection des maçonneries par le décor peint, elle considère que sa conservation ou sa restauration s’impose. Elle envisage cette opération dans une logique d’homogénéité, sachant que l’absence partielle de décor risquerait « d’inverser la hiérarchie des valeurs et de brouiller la lisibilité, la compréhension », précise Colette di Matteo. Son interrogation ressemble à une profession de foi : « L’édifice vivant utilisé peut-il se passer du décor protecteur nécessaire à sa maintenance, à son fonctionnement et à son entretien quotidiens ? » Pour l’entretien, on a vu que c’est le dispositif technique traditionnel qui convient : les chaux y ont leur place naturelle. On sait aussi que l’enduit et son peinturage sont tout autant protections indispensables que prétextes à décor, réunissant dans un ouvrage unique l’organe constructif et le signe architectural. On peut en déduire que les chaux, comme « chef de famille » des liants minéraux traditionnels, sont bien le matériau approprié à l’ouvrage en raccord et en réfection sur le patrimoine bâti.
Leurs qualités d’aspect les protègent des matériaux plus secs, plus plats ou trop uniformes, au moins tant que notre sensibilité tient leurs caractéristiques pour les plus belles. Elles ne sont pas cantonnées à l’entretien du patrimoine mais 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 transformation et de traitement, elle trouve des usages très divers en relation avec ses propriétés chimiques et physiques. Elle peut être utilisée vive ou éteinte selon les usages. Dans ce chapitre, on parlera essentiellement de chaux aérienne ; les chaux hydrauliques naturelles étaient utilisées principalement dans les applications du domaine de la construction.
Dans l’agriculture
La chaux est utilisée en agriculture dans les sols acides pour ses propriétés suivantes.
Propriétés chimiques: La chaux est une base. Elle sert à lutter contre l’acidité des sols (besoin en redressement), laquelle a pour conséquence de perturber l’alimentation des plantes, en détruisant l’équilibre de restitution des éléments nutritifs (blocage de certains, prolifération d’autres qui, en grandes quantités, deviennent toxiques). La chaux aide le sol à rétablir son équilibre et à retrouver sa fertilité. Elle agit également directement sur la végétation. Absorbée et fixée par les plantes, elle intervient dans le processus de germination, la circulation de l’amidon et la saturation des acides organiques.
Quantité de chaux nécessaire pour élever d’une unité le pH1 d’un sol en 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 |
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 grumeleuse stable. La chaux rend alors le travail du sol plus facile, accroît sa perméabilité et favorise son activité.
Une autre propriété de la chaux (utilisée vive) est de permettre l’assèchement des terres humides : en effet, la réaction d’extinction de la chaux avec l’eau contenue dans le sol favorise la diminution de cette dernière. La chaux vive fixe environ un tiers de son poids en eau.
Ces deux propriétés (floculation des argiles, assèchement) font que la chaux est depuis longtemps employée dans l’habitat pour la réalisation de sols en terre battue.
Pour un sol en terre battue, il faut bêcher le sol sur 15 à 20 cm ; épandre de la chaux vive (20 kg/m2 ) ; malaxer et arroser si nécessaire ; compacter ou damer.
Pour un sol en terre battue, il faut bêcher le sol sur 15 à 20 cm ; épandre de la chaux vive (20 kg/m2 ) ; malaxer et arroser si nécessaire ; compacter ou damer.
Dans l’activité des travaux publics, la chaux sert largement pour la construction des routes ; le sol est préparé avec de la chaux vive pour assécher le terrain, et/ou de la chaux éteinte pour améliorer les caractéristiques mécaniques du sol (stabilisation des argiles).
Propriétés physiologiques: La chaux favorise une vie microbienne plus intense par l’amélioration du pH. À cela s’ajoute son pouvoir désinfectant et antiparasitaire.
Le choix d’un amendement calcaire est lié au résultat visé (saturation de l’acidité, décomposition rapide de matières organiques…), à la nature du sol (sols argileux, lourds, humides, zones de défrichement, riches en sulfates), à l’époque de l’année et surtout aux considérations économiques (prix d’achat, transport, frais de main-d’œuvre) ; les chaux les plus fréquemment utilisées sont les chaux vives broyées, quelquefois les « cendrées » (cendres et chaux vive issues des résidus de four à chaux).
Au XIXe siècle, l’amélioration des conditions de transport contribue largement à la diffusion de la chaux, y compris dans des zones pauvres en calcaire ; un dicton 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 aussi parfois contestée : « On dit de la chaux, comme de la marne, qu’elle enrichit les pères et ruine les enfants ».
La chaux sert également à la fabrication de la « bouillie bordelaise », composition anticryptogamique pour lutter contre le mildiou de la vigne :
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 y ajoute, lentement, 20 litres de lait de chaux en brassant le mélange.
Aujourd’hui on étudie la combinaison chaux et engrais azotés, afin de limiter l’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 métaux et participe ainsi à leur affinage. La chaux est employée : Dans les convertisseurs produisant de l’acier, à partir de la fonte (fer et carbone). 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 tréfilage de l’acier, comme revêtement dans les moules utilisés pour la fusion en lingots de l’acier (évite le collage), mais aussi comme protection temporaire contre la corrosion. Dans le traitement des métaux non ferreux, où elle sert d’agent d’attaque de la bauxite, pour en extraire l’aluminium, par enlèvement du silicium, puis pour la caustification. Dans la préparation du magnésium par précipitation de la magnésie hydratée, à partir d’une solution de chlorure de magnésium. Dans la séparation par flottation de différents sels métalliques, tels que le calcium métal, le cuivre, le zinc, le plomb, l’or, l’argent et l’uranium.
En chimie et dans le traitement des eaux
Produit de base de l’industrie chimique, la chaux provoque la désulfuration des fumées, par absorption des gaz acides, comme le dioxyde de soufre, le gaz carbonique… Elle a été largement utilisée dans le processus de traitement des eaux, pour la neutralisation des eaux acides provenant de forêts et de tourbières.
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.
Ca (H C03)2 + Ca (OH)2 | ➝ | 2Ca C03 + 2H 20 |
Bicarbonate + chaux | ➝ | Carbonate + eau |
(soluble) | (insoluble) |
Ces applications dans le secteur de la protection de l’environnement sont nombreuses, 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 process industriels (production des alcalis avec le procédé soude-chaux, production de l’acide citrique, de la magnésie, des hypochlorite de calcium…) mais aussi pharmaceutique (production des phosphates de calcium, des fluors, bromures…).
Autres utilisations
Dans le Dictionnaire raisonné des Sciences, des Arts et des Métiers par une société de gens de lettres, de 1753, Diderot et D’Alembert mentionnaient les multiples applications de la chaux en médecine :
« La chaux vive fournit plusieurs bons remèdes à la médecine. Les plus anciens médecins l’ont employée extérieurement. Hippocrate lui-même l’a recommandée contre différentes espèces de lèpre. Diofcoride, Pline, Galien, Paul d’Aegine, la rangent au nombre des remèdes âcres et caustiques qu’on doit employer contre les ulcères putrides et malins… On trouve chez différents auteurs un grand nombre d’onguents contre les brûlures, dans lesquels on fait entrer la chaux vive avec les émollients et les adoucissants. »
De nos jours, l’eau de chaux est encore utilisée en médecine ; ce n’est plus le cas de la chaux vive ou éteinte.
La 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 processus 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 carbonique qui va la faire précipiter, pour former un carbonate. Elle joue alors le rôle d’adjuvant de filtration (2,5 à 5 kg de chaux sont nécessaires pour produire une tonne de sucre de canne).
Dans l’industrie papetière, la chaux, en tant que base, sert à régénérer la solution de soude, mais aussi pour la production d’hypochlorite de calcium utilisé 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’utilise pour améliorer le stockage des fruits et légumes, la chaux éteinte absorbe le gaz carbonique émis lord du mûrissement des produits et permet ainsi de réguler le rapport oxygène/gaz carbonique.
Elle rentre aussi parfois directement dans le process alimentaire, on l’utilise sous forme d’eau de chaux pour neutraliser ou réduire l’acidité avant la pasteurisation du beurre. On l’utilise également pour la fabrication des tortillas.
Dans le sud de la France, on trouve en pharmacie un liniment oléocalcaire fabriqué par le mélange d’eau de chaux et d’huile d’olive. Celui-ci est destiné à la toilette des nourrissons.
Elle a même trouvé un débouché alimentaire (aujourd’hui abandonné) avec l’invention d’une barquette autochauffante, contenant de l’eau et de la chaux vive qui, mises en contact, chauffent le plat cuisiné, isolé dans un compartiment séparé.
Dans l’industrie de la savonnerie, la chaux intervient dans le procédé de saponification des huiles.
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La chaux et ses utilisations
Extrait du livre: TECHNIQUE ET PRATIQUE DE LA CHAUX
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