Chaux et mortier de chaux

La chaux, c'est du calcaire cuit dans un four jusqu'à ce qu'il rejette son gaz carbonique, puis éteint à l'eau en une pâte ou une poudre blanche. Mêlée à du sable, elle sert de mortier et d'enduit depuis des millénaires, et elle durcit en reprenant à l'air ce gaz carbonique pour redevenir pierre.

Ce que c’est

La chaux est un liant blanc tiré du calcaire, de la craie ou des coquillages, qui sont tous du carbonate de calcium. Cuite, la pierre devient chaux vive ; avec de l’eau, la chaux vive devient chaux éteinte, en pâte molle ou en poudre sèche. Mêlée à du sable, la chaux éteinte fait le mortier qui lie pierres et briques, et l’enduit des murs et des sols.

Une fois en place, le mortier reprend lentement le gaz carbonique de l’air et redevient du carbonate de calcium, la matière d’où il est parti. Les maçons appellent cet aller-retour le cycle de la chaux ; la planche le suit du four, à gauche, jusqu’au mur, à droite.

Comment ça marche

La cuisson. Au-delà de 700 °C environ, et rapidement vers 900 °C, le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium et en gaz carbonique, qui part avec la fumée. Un calcaire pur perd 44 % de son poids, mais les blocs gardent leur forme et sortent légers, poreux et crayeux. Vitruve avait remarqué cette perte et l’estimait à un tiers.

Dans un four traditionnel, le chaufournier monte une voûte de grosses pierres au-dessus du foyer, puis remplit la cuve de morceaux de plus en plus petits. On entretient le feu par la gueule du bas pendant deux ou trois jours. Caton, vers 160 av. J.-C., donne les signes d’une cuisson achevée : les pierres du haut sont cuites à cœur, la charge s’affaisse par le bas et la flamme sort moins fumeuse. Le four refroidit ensuite plusieurs jours avant d’être vidé.

L’extinction : les blocs gonflent, se fendent et s’effondrent pendant que l’eau chauffe.

L’extinction. La chaux vive réagit avec l’eau pour former de l’hydroxyde de calcium et dégage beaucoup de chaleur. L’eau peut bouillir, et les blocs gonflent puis éclatent en une masse blanche très fine. Avec beaucoup d’eau on obtient de la pâte de chaux ; avec juste ce qu’il faut, une poudre sèche, la chaux hydratée vendue en sacs. La pâte s’améliore en vieillissant : jusqu’au milieu du XIXe siècle, on la laissait mûrir dans une fosse ou une caisse de bois de quelques semaines à un an, à couvert pour que l’air ne la durcisse pas.

La prise. Dans le mur, le sable fait le corps du mortier et la chaux remplit les vides entre les grains. À mesure que l’eau s’évapore, l’hydroxyde de calcium capte le gaz carbonique de l’air et redevient carbonate de calcium. Cette carbonatation commence en surface et progresse lentement vers l’intérieur. Un mortier qui sèche trop vite reste faible.

Un mortier de chaux pure est en général plus tendre et plus perméable que les pierres ou les briques qu’il lie : le mur peut se tasser légèrement et continue de sécher par ses joints. Un calcaire chargé d’argile donne une chaux hydraulique, qui prend aussi sous l’eau.

Comment le fabriquer

Achetez de la chaux vive en morceaux chez un fournisseur pour la restauration du bâti, éteignez-la, puis gâchez le mortier et montez un petit muret de jardin en pierres. Avec de la pâte de chaux toute prête, sautez l’extinction et passez directement au gâchage.

Éteindre la chaux. Remplissez à moitié d’eau un bac en acier. Avec lunettes, gants et manches longues, versez la chaux vive dans l’eau peu à peu, jamais l’eau sur la chaux, et reculez pendant qu’elle chauffe. Remuez avec une longue pagaie de bois. Une fois refroidie, passez-la au tamis dans un bac à couvercle, laissez la pâte se déposer sous quelques centimètres d’eau et attendez au moins quelques semaines.

Le gâchage à la main : le rabot, une houe percée de trous, fait entrer la pâte dans le sable.

Gâcher le mortier. Prenez un sable propre et anguleux, aux grains de toutes tailles : un volume de pâte pour trois de sable. Battez et hachez longtemps le mélange au rabot ou à la pelle en ajoutant le moins d’eau possible. Un long travail rend le mortier de chaux plastique et liant ; l’eau en trop le fait se rétracter et fissurer.

Mise en œuvre et cure. Ne maçonnez que par 5 °C au moins et en hausse, sans gel annoncé pendant plusieurs semaines. Humidifiez les pierres pour qu’elles ne boivent pas l’eau des joints. Posez chaque pierre sur un lit de mortier et serrez bien les joints. Gardez l’ouvrage humide et à l’ombre sous une toile de jute au moins une semaine, brumisez-le quand il pâlit et couvrez-le de bâches isolantes si le gel menace. Ne séchez jamais un ouvrage à la chaux avec un chauffage.

Sécurité. La chaux vive et la chaux éteinte sont caustiques : elles brûlent la peau et peuvent rendre aveugle. Portez des lunettes étanches, des gants, des manches longues, des bottes et un masque anti-poussière pour la poudre. En cas de projection dans les yeux, rincez aussitôt à grande eau claire, paupières ouvertes, pendant au moins 15 minutes, puis consultez un médecin. L’extinction peut faire bouillir et gicler l’eau, et de la chaux vive au contact de l’humidité a déjà mis le feu à du bois et de la paille : gardez-la au sec, fermée et loin de tout ce qui brûle, et ne la mouillez jamais dans un récipient clos. Ne construisez pas de four sans autorisation locale ni aide expérimentée, tenez-vous loin du sommet pendant la cuisson et ne montez jamais sur un four encore chaud ni dedans. Éloignez les enfants.

Histoire et évolution

La plus ancienne chaux cuite vient de chasseurs-cueilleurs du Levant : dans le Sinaï, il y a environ 16 000 ans, elle semble avoir servi à fixer de petites lames de silex sur leur manche. À Nahal Ein Gev II, près du lac de Tibériade, huit personnes ont été enterrées il y a environ 12 000 ans sous une couche d’enduit de chaux épaisse d’une quarantaine de centimètres : on fabriquait donc déjà la chaux en quantité.

Une statue d’Aïn Ghazal : de la chaux modelée sur des bottes de roseaux liées de ficelle.

Dans les premiers villages d’agriculteurs, à partir d’il y a environ 10 000 ans, l’enduit de chaux recouvre sols et murs sur de nombreux sites, et un four creusé dans le sol à Nesher-Ramla, en Israël, remonte à environ 10 400 ans. À Aïn Ghazal, près d’Amman, on a modelé 32 statues et bustes en chaux sur des armatures de roseaux ; les datations au radiocarbone calibrées les placent vers 7700 à 7500 av. J.-C., alors que des publications plus anciennes donnent environ 6700 à 6500 av. J.-C. en années non calibrées.

Les auteurs romains ont laissé des consignes pratiques. Le four de Caton mesurait 10 pieds de large, 20 de haut et 3 au sommet. Vitruve conseillait trois parts de sable de carrière pour une de chaux, ou deux de sable de rivière ou de mer.

Après Rome, bien des mortiers sont faits de pâte de chaux et de sable du pays, à peu près un pour trois ; d’autres sont des mortiers à chaud, où la chaux vive s’éteint dans le sable humide, et les recettes varient d’une région à l’autre. La chaux vive est éteinte sur le chantier jusqu’au milieu du XIXe siècle. Le ciment Portland, breveté en Grande-Bretagne en 1824, prend peu à peu le relais, et dans les années 1930 la plupart des maçons américains en mettent dans leur mortier. Les artisans de la restauration sont revenus à la chaux pour le bâti ancien, car un mortier de ciment dur et dense peut retenir l’humidité dans la maçonnerie et accélérer la dégradation de la pierre.