Les mortiers industriels

Applications

Les mortiers sont présents dans tous les secteurs du BTP et peuvent être classés selon 4 applications principales (voir Figure 1) :  Façades : enduits pour bâtiments neufs, enduits pour rénovation, isolation thermique par l’extérieur ;  Carrelages : colles à carrelage, mortiers de joints, étanchéité, isolation acoustique sous carrelage ;  Sols : mortiers de chapes, enduits de lissage, ragréages ;  Mortiers spéciaux : gros œuvre, maçonnerie, réparation, scellement, voirie, assainissement, imperméabilisation. Enduit de façade Colle à carrelage Enduit de sol Maçonnerie Figure 1 : Applications des mortiers industriels. Les mortiers industriels 

Quelques chiffres

Les chiffres présentés ci-après et issus du site internet du Syndicat National des Mortiers Industriels [SNMI 2013] mettent en valeur l’importance des mortiers industriels. Chaque année, les mortiers industriels sont utilisés pour enduire 150 millions de m2 de façades, égaliser 50 millions de m2 de sols, recouvrir 140 millions de m2 de murs ou de sols par du carrelage et construire 100 millions de m2 de murs ou cloisons. La Figure 2 présente cette répartition sous forme de pourcentage par rapport à la masse de mortiers produite pour l’année 2011. La production totale de mortiers industriels en France représente environ 4 millions de tonnes pour un chiffre d’affaires d’un milliard d’euros. Figure 2 : Répartition de la production des mortiers industriels en 2011 selon l’application [SNMI 2013].

Propriétés

Les propriétés désirées des mortiers diffèrent selon l’application. Il est donc difficile de dresser une liste exhaustive des propriétés des mortiers industriels. Il est néanmoins intéressant de savoir qu’une distinction est faite entre les propriétés à l’état frais, lorsque le mortier est sous la forme de pâte avant la prise du ciment, et à l’état durci. Les propriétés à l’état frais font l’objet de cette étude. Les propriétés à l’état durci sont souvent caractérisées en termes de résistances mécaniques (en compression et en flexion), de variations dimensionnelles (gonflement ou retrait) et de perméabilité. De plus, ces propriétés sont souvent antagonistes.

Par exemple, un temps ouvert (durée durant laquelle le mortier peut être utilisé) suffisamment long, afin de permettre les raccords entre les gâchées ou de poser de grandes surfaces de carrelage, est généralement requis. Cependant, la prise doit ensuite s’effectuer rapidement pour ne pas ralentir le chantier. De même, lorsque le produit est pompé, le mortier doit être fluide mais consistant pour permettre de garder toutes les particules en suspension et éviter ainsi les phénomènes de sédimentation ou de ressuage.

Finalement, les propriétés visées par le formulateur doivent être valables par temps froid (problème de résistance mécanique au jeune âge) et temps chaud (difficulté de conserver du temps ouvert). Le produit doit aussi être robuste aux variations de matières premières en termes de qualité et de dosage en usine, en particulier pour les produits introduits en petite quantité (i.e. les adjuvants). Les mortiers industriels sont donc des produits très techniques pour lesquels la formulation basée sur l’empirisme atteint ses limites.

Constituants

Classiquement, un mortier est un simple mélange de liant (chaux ou ciment), de sable et d’eau. Néanmoins, de nos jours, l’emploi d’adjuvants et de différentes additions minérales est obligatoire pour atteindre des propriétés souvent antagonistes (voir ci-avant) et ainsi obtenir un comportement adéquat en fonction de l’application désirée et des performances souhaitées. Au final, un mortier industriel est composé d’une vingtaine de composants.

Le ciment Portland

Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire une matière minérale finement moulue qui, gâchée avec l’eau, forme une pâte qui fait prise et durcit progressivement par suite de réactions d’hydratation. Il est formé de constituants anhydres cristallisés ou vitreux contenant essentiellement de la silice, de l’alumine et de la chaux. « Hydratation » est le mot utilisé pour décrire de la manière la plus générale l’ensemble des réactions qui interviennent dès que l’on mélange le ciment avec de l’eau (anhydres + eau → hydrates). Ces réactions obéissent à des lois thermodynamiques et cinétiques et seront décrites dans le chapitre suivant.

Le ciment le plus courant est le ciment Portland, appelé ainsi par Aspadin en 1824 qui déposa le premier brevet. Les matières premières sont issues de ETAT DE L’ART 11 gisements naturels, principalement de calcaire et d’argile. Elles sont sources de CaO, SiO2, Al2O3 et Fe2O3. Après extraction, les blocs sont concassés et transportés à la cimenterie. Les matières premières sont alors homogénéisées, afin d’obtenir une composition constante, puis broyées finement à l’état de farine, appelée le cru.