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La structure des Arènes de Nîmes a été renforcée par coulinage de chaux. Photo : Cesa

Chaux : retour aux fondamentaux

Chaux : retour aux fondamentaux

Lorsque l’on restaure ou rénove un bâtiment patrimonial ou historique, la chaux, aérienne ou hydraulique naturelle, est à tous les étages, à l’intérieur comme à l’extérieur. Maçons, couvreurs, ravaleurs et décorateurs la connaissent bien. Ce qui n’empêche pas de se rafraîchir la mémoire. Tour d’horizon des propriétés exceptionnelles de ce liant plus que millénaire, totalement adapté à la restauration.

Par Stéphane Miget

La structure des Arènes de Nîmes a été renforcée par coulinage de chaux. Photo : Cesa

Rénover et restaurer sans dégrader, consolider, retrouver l’esthétique d’origine grâce à des mortiers, des enduits, des stucs et des badigeons respectueux du support : c’est, en résumé, ce qu’autorise le liant chaux. « Ce matériau naturel n’a subi aucune transformation, si ce n’est par la cuisson », résume Guillaume Rozé, directeur commercial et marketing des Chaux de Saint-Astier ; une cuisson comprise entre 800 et 1 000 °C d’un calcaire plus ou moins pur – c’est d’ailleurs la chaux qui a donné le nom calcaire : calcarius, « qui contient de la chaux ». Ce liant millénaire* et multiusage est, par ses qualités intrinsèques, incontournable sur les chantiers de restauration du patrimoine, et ce pour une raison essentielle : « Sa résistance est adaptée au bâti ancien, il laisse travailler les matériaux sans les dégrader », explique à son tour Jean-Michel Gonzalez, directeur de l’usine Socli d’Izaourt. Et d’ajouter : « En outre – et c’est très important –, dans le cadre d’un chantier de restauration, ce liant autorise la réversibilité. » En effet, un enduit à la chaux, même récent, pourra être piqué sans que les pierres n’éclatent, ce qui n’est pas envisageable avec un enduit au ciment. « L’enduit n’adhère pas à la pierre, il tient par comblement dans les joints ; ainsi, il arrive à travailler avec le bâti ancien », souligne à son tour François Navarron, prescripteur de chaux en France et à l’international pour Socli. De même, une tuile faîtière cassée pourra être facilement remplacée si le faîtage est réalisé à l’aide d’un mortier à la chaux. Mélangée à du sable, la chaux sera donc utilisée pour monter des pierres, assembler des tuiles et des briques, réaliser des enduits de protection de façade, du jointoiement. Ou encore, elle pourra être utilisée en coulinage, en remplacement ou en complément du mortier originel dans une maçonnerie affectée par des mouvements ou par une perte en mortier de hourdage. Une liste loin d’être exhaustive !

À ces applications de maçonnerie, il convient d’ajouter les atouts de la chaux dans la décoration et la finition : badigeons, stucs, tadelakts traditionnels… « Il est même possible de les utiliser pour enduire les adductions d’eau, tels les réservoirs de Versailles, enduits à la chaux », ajoute Guillaume Rozé.

Basilique Saint-Sernin de Toulouse (31) : jointoiement des briques à la chaux. Photo : Socli

AÉRIENNES OU HYDRAULIQUES

Première étape pour bien les connaître : distinguer les chaux aériennes et hydrauliques (voir également encadré). « Les premières ont besoin du contact de l’air pour durcir, surtout celles d’aujourd’hui, qui sont très pures. Les secondes, elles, font leur prise avec l’eau », résume Jean-Michel Gonzalez. Cette différence de propriété provient de la qualité des calcaires (carbonate de calcium) utilisés pour les fabriquer : « Dans le cas d’une chaux calcique aérienne (CL), le calcaire a un taux de pureté très élevé. C’est-à-dire qu’il ne contient pas de matériaux siliceux ou argileux, contrairement au calcaire d’une chaux hydraulique naturelle (NHL). Par exemple, dans nos carrières, c’est la silice qui apporte l’hydraulicité au moment de la cuisson dans le four. Cela se fait de manière naturelle », détaille Guillaume Rozé. Il s’agit là de chaux NHL produites à partir d’un calcaire contenant naturellement de l’argile ou de la silice, sans ajout. À ne pas confondre avec les chaux formulées (FL) ou hydrauliques (HL).

En effet la norme NF EN 459, qui classe les chaux, inscrit les chaux NHL dans une famille plus vaste intitulée « Chaux ayant des propriétés hydrauliques », intégrant les chaux formulées de type FL et les chaux hydrauliques de type HL. Celles-ci sont issues d’un mélange de constituants appropriés et non d’une roche calcaire ayant naturellement une composition menant à une chaux hydraulique après cuisson.

De même, la norme classe les chaux hydrauliques en fonction de leur performance mécanique annonçant une classe de résistance à compression. Ainsi, une chaux hydraulique naturelle prendra la dénomination NHL 2, ou NHL 3,5 ou NHL 5. Dans le cadre de restaurations, ce sont les chaux NHL 2 et NHL 3,5 qui seront privilégiées. Sauf exception, les chaux NHL 5 sont déconseillées, car elles manquent de souplesse, leur résistance à la compression se rapprochant de celle d’un ciment. Dans tous les cas, un seul principe à appliquer : plus le support est tendre, moins la chaux sera hydraulique.

Les différents types de chaux

La norme NF EN 459 « Chaux de construction », est une norme produits et la transposition française de la norme européenne EN 459 « Building lime » publiée par le Comité européen de normalisation (CEN) et élaborée par le Comité technique 51 (CEN/TC 51). C’est elle qui définit les différentes familles de chaux. La partie 1 de la norme distingue les deux familles de chaux : les chaux aériennes et les chaux ayant des propriétés hydrauliques.

  • Chaux : oxyde et/ou hydroxyde de calcium et oxyde et/ou hydroxyde de calcium et de magnésium produits par la décomposition thermique (calcination) de carbonate de calcium d’origine naturelle (calcaire, craie, coquilles) ou de carbonate de calcium et de magnésium d’origine naturelle (calcaire dolomitique, dolomie).
  • Chaux aérienne : chaux qui se combine et durcit avec le dioxyde de carbone présent dans l’air. Les chaux aériennes n’ont pas de propriétés hydrauliques. Elles sont divisées en deux sous-familles, la chaux calcique (CL) et la chaux dolomitique (DL). La chaux aérienne peut se trouver sous deux états : la chaux vive CaO, désignée par Qo (les chaux aériennes calciques sous forme vive entrent dans la composition du béton cellulaire et des briques silico-calcaires), et la chaux hydratée – aussi appelée chaux éteinte – Ca(OH)2, désignée par S, S PL ou S ML.
  • Chaux ayant des propriétés hydrauliques : chaux de construction constituées principalement d’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2), mais aussi de silicates de calcium et d’aluminates de calcium. Ces chaux ont la propriété de faire prise et de durcir lorsqu’elles sont mélangées à l’eau et/ou sous l’eau. La réaction avec le dioxyde de carbone présent dans l’air contribue à leur durcissement. Les chaux ayant des propriétés hydrauliques sont divisées en trois sous-familles : la chaux hydraulique naturelle (NHL), la chaux formulée (FL) et la chaux hydraulique (HL).

DOMAINE D’UTILISATION

Ainsi, c’est la caractéristique de prise de la chaux qui conditionne le domaine. La chaux aérienne sera plutôt réservée aux décors, aux badigeons et aux enduits. Elle demande une très bonne connaissance de ses caractéristiques de la part des compagnons : « Il faut prendre le temps, retravailler les produits pendant des heures… Par exemple, un enduit terre et chaux aérienne aura besoin d’être de nouveau tiré pendant plusieurs jours après son application », précise Jean-Michel Gonzalez. Pour Guillaume Rozé, elle s’utilise en faible épaisseur : « Elle est parfaite pour les badigeons. » Dans tous les cas, c’est un produit sensible, car sa prise peut être longue : « Elle a besoin pour cela du contact de l’air. Nous avons réalisé une étude dans les années 1990 ; celle-ci a démontré que, pour un enduit de 2 cm d’épaisseur, quels que soient les liants, il fallait entre six et neuf mois pour qu’il y ait une reprise du gaz carbonique sur l’épaisseur totale. Cela signifie que, durant cette période, une application à la chaux aérienne est sensible au gel. D’où des précautions importantes à prendre », détaille Jean-Michel Gonzalez. Pour les experts de l’Institut de recherche et d’études de la finition (Iref), les enduits à la chaux, même à l’intérieur, sont vraiment à utiliser avec précaution, car les risques de désordres tels que microfissures ou moirages ne sont pas à exclure, même si l’application est réa­lisée dans de bonnes conditions. D’une manière générale, la mise en œuvre nécessite de réaliser des recoupements réguliers, d’humidifier la maçonnerie sans qu’elle soit ruisselante, de protéger les surfaces du rayonnement direct du soleil, de la pluie, etc.

Maison Meurville dans l’Aube : chanvre et chaux dans les colombages et enduit à la chaux colorée. Photo : Cesa

Quant aux chaux hydrauliques, leur première qualité est d’assurer la protection des maçonneries, quelle que soit leur nature : « Elles préservent la composition du mur, parce qu’elles tamponnent tous les échanges hygrométriques. On parle souvent de respiration, mais je préfère régulation hygrométrique, car c’est davantage de la transpiration que de la respiration », précise Guillaume Rozé. Concrètement, les changements de phases et hygrométriques du mur s’effectueront dans les joints ; les maçonneries seront ainsi préservées, car l’eau ou la vapeur d’eau passera par les joints de la maçonnerie : « Par exemple, dans le cas d’un mur en pierre qui a été rejointoyé avec un mortier très fermé, comme du ciment, les transferts hygro­métriques ne se feront plus dans le joint, mais dans la pierre. Laquelle, s’il y a des cycles gel/dégel, se désagrégera, car les joints seront trop résistants », explique Guillaume Rozé. À l’intérieur du bâtiment, elle agit également comme un régulateur d’humidité : « Elle l’absorbe, la stocke et la restitue quand l’air est sec. La chaux régule l’hygrométrie. Le plâtre, lui, n’a pas cette propriété : s’il pompe l’humidité, il ne la rend pas », précise Jean-Michel Gonzalez.

En outre, elle est également intéressante pour la restauration des sols des bâtiments patrimoniaux et plus généralement des bâtiments anciens (ferme, grange…), notamment ceux qui vont changer de destination : grange transformée en gîte, orangerie en salle de musée, etc. Si l’on change la fonction sans respecter le bâti originel, il y a risque de déstabilisation. « Couler une dalle de béton sur de la terre battue revient à mettre en place un film étanche », tranche Guillaume Rozé. La solution est une dalle de béton de chaux ou de chanvre/chaux, avec un revêtement de terre cuite collé à l’aide d’un mortier lui-même à la chaux.

Des sous-enduits de protection à la chaux (ici, i.tech Veneziano anti-sel de Socli) assurent le traitement des sels des maçonneries anciennes (chlorures, nitrates et sulfates), tout en régulant l’hygrométrie du support. Il est possible de les teinter par un enduit de chaux en finition ou une peinture à la chaux colorée. Photo : Socli

PRODUITS PRÊTS À L’EMPLOI

À noter : le fort développement de mélanges avec des végétaux, tels les enduits de paille ou le béton de chanvre. Tout en préservant le bâti ancien, ils peuvent apporter des caractéristiques d’isolation thermique (confort d’été et d’hiver) et phonique. De même, les fabricants ont consenti des efforts considérables pour cerner davantage les besoins des entreprises et adapter leur outil industriel en conséquence, le but étant d’obtenir des chaux plus régulières et de meilleure qualité. Cette démarche a conduit, par exemple, à la fabrication de chaux très blanches, qui mettent en évidence les teintes des sables locaux et leurs nuances dans les enduits. Ces derniers couvrent un champ impressionnant de finitions : plus de 200 ont été recensées sur l’ensemble du territoire.

Parallèlement, des produits prêts à l’emploi (badigeons, enduits…) ont également été développés. Ils offrent une qualité constante, car ils sont précisément dosés, adjuvantés, mélangés en usine et prêts à gâcher. Sachant que ces enduits sont proposés avec un mélange comprenant généralement de la chaux hydraulique pour des raisons de rentabilité et aussi, de plus en plus souvent, de la chaux aérienne dont le rendu esthétique est apprécié des maîtres d’ouvrage exigeants. Mais attention, ces produits ne sauraient se dispenser du savoir-faire des compagnons : « Nous proposons des chaux avec différents additifs, de la poudre de marbre par exemple, pour valoriser le travail de l’artisan. Et en même temps, nous avons un centre de formation, pour leur apprendre ces techniques et faire en sorte qu’elles ne se perdent pas » conclut François Navarron. Cet aspect formation est bien sûr valable pour l’ensemble des industriels du secteur.

* Il est admis que la chaux est utilisée depuis plus ou moins 14 000 ans (découverte de fondations en chaux en Turquie orientale).

Chanvre/chaux : le couple des rénovations réussies

Le mélange de chanvre et de chaux, totalement adapté à la rénovation des bâtiments patrimoniaux et même historiques, apporte beaucoup à la construction : régulation de l’humidité, déphasage pour le confort d’été, confort acoustique, régulation thermique. Et, cerise sur le gâteau, il est multiusage. Il s’agit d’un mélange de chènevotte (bois de la plante) et de liants à base de chaux aérienne ou hydraulique (qui apportent la cohésion) dont le dosage sera plus ou moins important en fonction des besoins et de la destination. Les applications chanvre et chaux sont encadrées par des règles professionnelles.

  • Mur isolant : mis en œuvre par projection sur banche, le béton de chanvre s’intègre aux structures porteuses poteaux-poutres en bois, de type colombage. Il répond à toutes typologies de bâtiments.
  • ITE mur : en rénovation, le doublage isolant extérieur par projection apporte une solution en continuité de la maçonnerie, y compris dans le cas de murs anciens hétérogènes présentant de fortes aspérités. L’intérêt porte sur la gestion de l’interface mur/isolation en béton de chanvre, le matériau combinant apport d’inertie et neutralisation des chocs thermiques.
  • ITI mur : ce doublage isolant s’applique directement sur le support, sans joint ni lame d’air, et assure un ouvrage en continuité de l’existant, évitant notamment les ponts thermiques rencontrés avec les isolations rapportées. Il amplifie les caractéristiques initiales des murs sur lesquels il est posé. Sa forte inertie apporte une isolation et un confort en toutes saisons. Apprécié également pour le confort acoustique (absorption).
  • Toiture : isolation adaptée aux charpentes traditionnelles. Elle s’applique directement sur coffrage perdu, soit par déversement, soit par projection, et assure la création d’un ouvrage continu, évitant les ponts thermiques rencontrés avec des systèmes de panneaux ajustés.
  • Chape ou dalle : il permet de rénover des planchers sans surcharge en rattrapant les défauts de planéité, et d’amortir les bruits ambiants. Le béton de chanvre assure également la réalisation d’ouvrages isolants sur vide sanitaire.
  • Enduits hygrothermiques : les enduits chanvrés améliorent le comportement hygrothermique et la température surfacique des murs. Ils sont particulièrement adaptés aux fortes recharges sur supports anciens et aux murs maçonnés avec des matériaux à forte perméance. Idéaux en finition d’une isolation intérieure en béton de chanvre.
Enduit de finition chanvre et chaux aérienne après application d’une première passe en forte épaisseur pour isolation des parois. Photo : STM

Coulinage de chaux

Construit en 1895 et classé aux Monuments historiques depuis 2010, le pont Gustave-Eiffel (553 mètres, 8 travées) enjambe la Dordogne et relie Cubzac-les-Ponts à Saint-Vincent-de-Paul. Il a fait l’objet d’une importante campagne de restauration en 2017. Les travaux ont consisté à le stabiliser, à réparer les deux viaducs d’accès et à créer un cheminement central pour piétons et cycles. La chaux y est omniprésente puisqu’elle est utilisée sous forme de mortier de réparation adapté pour restaurer les arches en pierre et de badigeon à base de chaux naturelle pour réaliser les finitions décoratives, sans oublier une chaux hydraulique naturelle pure par coulinage pour reprendre les piles. Cette opération consiste à renforcer les maçonneries évidées et fissurées par des coulis d’injection. Pour ce faire, 50 tonnes de chaux hydraulique naturelle (Tradi 100 – NHL 5 de Saint-Astier) ont été injectées gravitairement. En comblant ainsi les vides à l’intérieur de ces maçonneries, le coulinage restaure la résistance et la durabilité de l’ouvrage.

Photos : Cesa

Château royal de Collioure

Forteresse située sur la commune de Collioure, entre Argelès-sur-Mer et Port-Vendres, dans le département des Pyrénées-Orientales, le château royal de Collioure fut érigé au 7e siècle puis reconstruit du 13e au 17e. Il est le dernier château fort royal médiéval subsistant en France, avec le château de Vincennes. Composé de plusieurs édifices super­posés ou juxtaposés et doté de défenses impressionnantes – escarpes et contre-escarpes –, il fait l’objet d’un classement au titre des Monuments historiques depuis le 14 novembre 1922. Ici, la chaux a été utilisée dans toutes ses applications : scellement des tuiles canal, badigeon de la salle d’armes, jointoiement des pierres de l’enceinte…

Photo : Socli

Cet article est extrait du n°90 d’Atrium, patrimoine & restauration.

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