Grains de chaux et éclatement
Un article de TerraWiCotta.
On sait depuis longtemps que des grains de chaux blancs et des éclatements peuvent apparaître avec le temps à la surface de la terre cuite, provoqués par l’hydratation et l’expansion de « grosses » particules de chaux quand le mélange n’est pas assez fin et que la chaux ne s’est pas suffisamment silicatisée. Ce défaut peut arriver rapidement sur le parc de l’usine ou sur le chantier. Il peut aussi apparaître plus tard, nécessitant des réfections coûteuses. Il y a quelques années, on considérait que ce phénomène ne pouvait se produire que lorsque les grains de calcaire étaient plus gros que 0,5 mm. En fait, des résultats récents montrent que si on veut être sûr que le défaut n’arrivera pas, il vaut mieux réduire encore la taille du grain, de 0,5 mm à 0,2 mm. Par ailleurs la taille maximale dépend du produit : un carreau décoratif, visible à courte distance, ne doit présenter aucune piqûre. Si le grain de chaux est trop gros, seule sa partie externe se silicatise au cours de la cuisson selon : Équation 6 CaO + SiO2 => CaO.SiO2 + H2O La partie interne du grain conserve sa composition CaO. Après cuisson, la chaux vive résiduelle peut s’hydrater en Ca (OH)2 ou se recarbonater en CaCO3, deux phénomènes qui se font avec expansion car le volume spécifique de chacun des deux composés est plus grand que celui de la chaux vive (et donc la densité est beaucoup plus faible). Les éclats ne sont cependant observés qu’avec l’hydroxyde, qui présente la plus forte expansion.
Selon la composition et la cuisson, la chaux vive sera plus ou moins réactive. Il semble aussi que l’expansion est plus importante si l’hydratation est plus lente. Si le grain de chaux est proche de la surface, il peut provoquer un éclatement superficiel. Quand il est plus profond, il s’hydratera plus lentement, mais des fissures internes peuvent se produire. Dans la pratique, une granulométrie de 0,2 mm ne peut s’obtenir que par une préparation sèche du mélange. Avec une préparation semi humide, les grains finaux ont plutôt des dimensions entre 0,6 et 1 mm selon les produits et les usines, ce qui ne résout donc pas entièrement le problème pour les argiles contenant des grains de calcaires. Parmi les solutions mises en œuvre :
- on évitera d’introduire des argiles et des dégraissants souillés de blocs de calcaire et on laissera de côté des bancs de calcaire dès la carrière. On peut ainsi évaluer le risque en examinant la composition du mélange retenu au tamis 0,2 mm, et éventuellement choisir les couches les plus propres ;
- durant la cuisson, il est avantageux de cuire à haute température (jusqu’à 1 100 °C) avec des longs temps de maintien pour favoriser la silicatisation du calcium et consommer le grain de chaux. Il semble aussi que la chaux résiduelle traitée à haute température soit moins réactive. On note que le calcaire est l’apport de carbonate le plus dangereux ; la dolomie provoque moins d’éclatement de chaux et le carbonate de magnésium n’en produit pas du tout. Pour être complet, il faut signaler une technique où l’on rajoute au mélange du sel (NaCl) (5 à 6 kg de sel dénaturé par tonne de mélange), qui favorise la silicatisation via la formation intermédiaire d’une phase CaCl2 qui réagit avec la silice du tesson. Cependant ce traitement complique significativement le traitement des fumées ;
- une solution qui est par contre souvent utilisée est le trempage des nouveaux produits dans un bac d’eau froide: la chaux se dissout partiellement à basse température comme on le voit sur le tableau 33 ; l’hydratation rapide limite l’expansion, on produit de la chaux pâteuse avec de l’eau en excès et la sur contrainte observée avec une chaux plus sèche est plus faible. La durée de trempage va de quelques minutes à quelques dizaines de minutes ; il faut bien sûr conserver l'eau du bain non saturée. A titre des inconvénients du traitement, cette technique ajoute un pas de plus au procédé de fabrication et favorise les efflorescences.
Le test qui permet de vérifier la tenue de produits aux éclatements par grain de chaux (annexe B de la nouvelle norme NP P12-021-2) est lui aussi un test d’immersion à l’eau (eau bouillante, 3 h). Cependant à 100 °C, la solubilité de la chaux est 2,5 fois plus faible, l’expansion est importante et donc le résultat obtenu est à l’opposé de celui du trempage à l’eau froide.
