THESE Enduit Rest 2009 Tunisie

7/21/2019 THESE Enduit Rest 2009 Tunisie

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UNIVERSITE TUNIS EL MANAR

THSE DE DOCTORAT

Prsente pour lobtention du grade de

DOCTEUR EN GNIE CIVILde lEcole Nationale dIngnieurs de Tunis

Par

Mohamed Riadh LABIADH

Etude et formulations denduits de restauration :

Applications aux monuments historiques deGhar El Melh

Soutenue le 27 Fvrier 2009.

Membres du Jury:

Prsident M. Hdi Hassis Professeur, Ecole Nationale dIngnieurs de Tunis.

Rapporteur Mme Luigia Binda Professeur, Ecole Polytechnique de Milan.

Rapporteur M. Foued Zargouni Professeur, Facult des Sciences de Tunis.

Examinateur M. Sami El Borgi Professeur, Ecole Polytechnique de Tunis.

Encadreur M. Mongi Ben Ouezdou Professeur, Ecole Nationale dIngnieurs de Tunis.

Encadreur M. Rachid Mensi Matre de confrences, Ecole Nationale dIngnieurs de Tunis.

Invit M. Abdelhakim Slama Professeur archologue, Institut National du Patrimoine.


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Remerciements

Je prsente Monsieur Hdi Hassis, Professeur LEcole Nationale dIngnieurs deTunis (ENIT), mes plus vifs remerciements pour mavoir fait lhonneur de prsider mon jury

de thse. Mes remerciements vont aussi Madame Luigia Binda - Professeur au

Polytechnique de Milan - et Monsieur Foued Zargouni - Professeur la Facult des Sciences

de Tunis - pour avoir accept, en dpit de leurs lourdes charges, dtre les rapporteurs de la

thse. Je tmoigne galement de toute ma gratitude Monsieur Sami El Borgi, Professeur

lEcole Polytechnique de Tunis, qui sest employ examiner le prsent travail.

Je remercie mon encadreur Monsieur Mongi Ben Ouezdou, Professeur lENIT. Quil

soit ici assur de ma reconnaissance pour ses prcieux conseils, sa disponibilit et ses

incessants encouragements qui ont rendu ce travail possible. Il en est de mme avec Monsieur

Rachid Mensi, Matre de Confrences lENIT, qui a particip la direction de ce travail et

qui ma fait profiter de son savoir faire dans le domaine des matriaux.

Je tmoigne aussi de toute ma gratitude Monsieur Abdelhakim Slama, Professeur-

chercheur lInstitut National du Patrimoine (INP), pour mavoir conseill de travailler sur

les sites historiques de Ghar El Melh, dont il est le conservateur. A lINP, je suis galement

redevable de mavoir distill de prcieux conseils messieurs Khaled Ben Romdhane,

Professeur chercheur et ancien conservateur du muse du Bardo, Amor Akkari, artisan-

restaurateur la retraite et Faycel Hadded , responsable des approvisionnements.

Par ailleurs, cette tude a ncessit plusieurs essais, qui nauraient pu voir le jour sans

lapport prcieux et le soutien logistique de plusieurs organismes. Je tiens, cet effet,

remercier, en leur nom propre ainsi quau nom de lorganisme duquel ils dpendent,

mesdames et messieurs :

- Besma Hajjem de LInstitut Nationale de Recherche et dAnalyses Physico-

chimiques (INRAP).

- Samir Chouikhi et Jamel Laabidi de la socit Sika Tunisienne.

- Borni Boughdiri, Abdjlil Bseyhia et Lassad Ajam de lInstitut Suprieur des

Etudes Technologiques (ISET) de Rades.


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2

- Frej Chaabani et Naceur Medelgi de la Facult des sciences de Tunis,

respectivement matre de confrences et responsable de lexcution des

analyses aux DRX.

- Ibrahim Enneifer du Centre Technique des Matriaux de Construction de

Cramique et Verrerie (CTMCCV).

- Leila Ben Dhiab de la direction des Sols de lInstitut de National de

Recherche Agronomique de Tunis (INRAT).

- Abderrazak Ben Fredj, ancien secrtaire gnral du Technopole de Borj

Cedria.

Mes remerciements sadressent galement toute lquipe du dpartement "Ingegneria

Strutturale", de l'Ecole Polytechnique de Milan, pour mavoir permis de profiter de son savoir

faire et des quipements en matire de restauration.

Jai une pense particulire pour tous les habitants de Ghar El Melh pour leur

gnrosit, leur hospitalit et leur gentillesse. Ils mont permis, pour les besoins des essais in

situ, dtre aliment en courant sur des distances dpassant les 140m. A cet gard, je remercie

particulirement messieurs Houcine Faddou et Mohamed Ben Gara, respectivement

superviseur et maon sur les sites de restauration Ghar el Melh. Il en est de mme avec les

ingnieurs qui ont contribu lexcution de certains essais in situ, savoir madame et

messieurs Zeineb Ben Amor , Riadh Trabelsi, Bannour Abderrahmane .

Je noublie pas non plus le personnel du Laboratoire de Gnie Civil de lENIT, au sein

du quel jai ralis cette thse.

Je suis redevable mes amis et collgues Boubaker Houmen et Ahmed Jlidi,respectivement Matre Assistant la Facult des Sciences de Tunis et Matre Assistant

lEcole Nationale dArchitecture et dUrbanisme, de leurs conseils aviss.

Mes derniers et plus vifs remerciements sadressent toute ma famille


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Sommaire

Rsum 6

Abstract 7

Liste des figures 8

Liste des tableaux 11

Introduction gnrale13

Chapitre I : Enduit et restauration 17

1.1 Les mortiers denduit 18

1.1.1 Historique des enduits 18

1.1.2 Les enduits en Tunisie 20

1.1.3 Diffrents types denduits 24

1.2 Pathologie des enduits 29

1.2.1 Gnralits 29

1.2.2 Les altrations Physiques 30

1.2.3 Les altrations Chimiques 33

1.2.4 Les altrations biologiques 361.2.5 Pathologies des supports induites par lenduit 37

1.3 Compositions et Mise en uvre des enduits 38

1.3.1 Finition des enduits 38

1.3.2 Application des enduits 40

1.3.3 Dosages des mortiers denduit 41

1.4 La restauration des enduits 44

1.4.1 Dfinition de la restauration 44

1.4.2 Rgles respecter pour un bon enduit de restauration 45

1.4.3 Etats des lieux de la restauration en Tunisie 48

Chapitre II : Analyses des enduits historiques : Cas des enduits deGhar El Melh

52

2.1 Introduction: Mthodologie et choix du site 53

2.2 Dsignations des enduits retenus et prises dchantillons 58

2.3 Analyses minralogiques 61


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2.3.1 Principe et mthodologie 61

2.3.2 Rsultats et Discussions 61

2.4 Caractristiques physiques et morphologiques des mortiers denduit 68

2.4.1 Morphologies des enduits 682.4.2 Masses volumiques 73

2.4.3 Porosit et Coefficient dabsorption 74

2.4.4 Analyses granulomtriques 76

2.5 Analyses chimiques des mortiers denduits 81

2.5.1 Mthodologie 81


2.6 Analyses thermogravimtriques des mortiers denduit: Analyses coupls ATD-ATG-DSC

86

2.6.1 Principe 86


2.7 Caractristiques du liant des mortiers denduit anciens 94

2.7.1 Principe 94

2.7.2Caractristiques minralogiques de la chaux ancienne 95

2.7.3 Caractristiques chimiques de la chaux ancienne 962.7.4 Dtermination des dosages en liant et en granulats des enduits 96

2.8 Caractristiques mcaniques in situ des enduits 100

2.8.1 Principe 100

2.8.2 Rsistances aux chocs 101

2.8.3 Rsistances larrachement 103

2.8.4 Auscultation dynamique par ultrasons 105

2.9 Conclusions : Discussions sur les compositions des diffrents mortiers denduit 111

Chapitre III : Proposition de nouvelles formulations denduits deRestauration

114

3.1 Introduction 115

3.2 Formulations proposes 118

3.2.1 Choix des additions hydrauliques la chaux 118

3.2.2 Caractristiques de la chaux 119


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5

3.2.3 Caractristiques du sable employ 123

3.2.4 Caractristiques des autres composants 125

3.2.5 Dosages des mortiers denduit 127

3.3 Proprits physico-mcaniques des mortiers 1303.3.1 Masses volumiques et porosit 130

3.3.2 Ouvrabilit des mortiers 131

3.3.3 Temps de prise 134

3.3.4 Air Occlus dans les mortiers 139

3.3.5 Rsistances la compression et la flexion des mortiers 140

3.4 Mode dexcution des enduits 142

3.4.1 Choix des supports 1423.4.2 Prparations du support et des mortiers 142

3.4.3 Technique de mise en uvre des enduits 143

3.5 Durabilit des mortiers denduits 144

3.5.1 Objectifs de ltude 144

3.5.2 Evolution de ladhrence des enduits appliqus sur support ancien 145

3.5.3 Etudes de la souplesse et de ltat de fissuration 149

3.5.4 Duret superficielle 152

3.5.5 Evolution de la carbonatation 155

3.5.6 Compatibilit des nouvelles formulations denduit avec le support neuf 159

3.6 Conclusions : Recommandations pour une meilleure restauration des enduits 161

Conclusion gnrale et perspectives 164

Rfrences

169

Annexes 180


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Rsum

Les rfections des enduits de faade et dintrieur font partie des travaux les pluscourants dans les chantiers de restauration. Il est important dtudier la composition de cesenduits pour sassurer de la complmentarit des proprits des matriaux utiliss et de leur

bonne interaction avec le support. Le recours aux enduits base de liants fortementhydrauliques dans les chantiers de restauration, en Tunisie et ailleurs, est lorigine desrieuses pathologies et autres modifications de lesthtique des monuments historiques. Cest

pour cette raison que les conservateurs ont banni lutilisation de ces types de mortier parrespect du principe dauthenticit impos pour la conservation de ces monuments historiques.Lobjectif de la thse est de proposer aux restaurateurs des formulations denduit base dunechaux arienne avec la mthode de leur mise en uvre. Une approche performancielle a tadopte, dans laquelle des enduits anciens et de restauration ont t slectionns parmi ceuxexistant dans les monuments de Ghar El Melh. Une campagne exprimentale comprenant desessais physiques, chimiques, thermogravimtriques et mcaniques in situ, a permis dedterminer les principales caractristiques des enduits anciens et dexpliquer les dfaillances

des enduits de restauration pratiqus de nos jours. Des formulations de mortiers base dechaux grasse, de sable et de matriaux artificiels caractre pouzzolaniques, tuileau et ciment,ou ceux favorisant le durcissement rapide, pltre et sel dalun, ont t soumises diffrentsessais en laboratoires et in situ. Les diffrents mortiers proposs ont t appliqus sur unsupport ancien Ghar El Melh et sur un autre support neuf. Ltude de durabilit a tabli queles formulations ayant un rapport liant/granulat gal 1/3, btardiss par des pourcentages delordre de 10% de ciment Portland ou de tuileau sont les enduits qui conviennent le mieux auxtravaux de restauration du support ancien slectionn. Lajout du sel dalun raison de 5kg

pour 100 kg de chaux et le prolongement autant que possible du temps de macration de cettedernire ne peuvent quamliorer les comportements des enduits durant la premire anne deson existence.

Mots clefs: Enduit, mortier, restauration, pathologie, chaux, pouzzolanes, indicedhydraulicit, carbonatation, souplesse, accrochage, analyse thermogravimtrique, analyseminralogique, granulomtrie, porosit, rsistances mcaniques, monument, Ghar El Melh.


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Abstract

The repair of the facade and the interior coatings are the most current work in the buildingrestoration sites. It is significant to study the composition of these coatings to make sure thatthe properties of the materials used are complementary and they have a good interaction with

the support. The recourse to the coatings containing strongly hydraulic binders in the buildingsites of restoration, in Tunisia and elsewhere, caused many ugliness and serious pathologies to

building restoration sites, especially in Tunisia. What led the conservatives of monuments tobanish the use of these types of mortar in conformity with the principle of authenticity, whichis imposed for the preservation of the historic buildings. The objective of the thesis is to

propose to the restorers formulations of coating based on an air lime with theirimplementation. An approach by performance was adopted, in which old coatings and thoseof restoration were selected on the Ghar El Melh monuments. A rich experimentalinvestigation including physical, chemical, thermogravimetric and in situ mechanics tests,allowed to determine the principal characteristics of the old coatings and to explain thefailures of the restoration coatings practised nowadays. Formulations of mortars containing

fat lime, sand and artificial materials with pozzolan characteristics, as crushed brick, plasterand cement, where supporting fast hardening, plasters and salt of alum, were subjected tovarious tests at the laboratory and in situ. The various mortars proposed were applied to anold support in Ghar El Melh and to a new brick one. The study of durability established thatthe formulations having a ratio binder/aggregate about 1/3, mixed by percentages about 10%of Portland cement or broken tile are the best appropriate coatings, which are appropriate forrestoration work, especially for the selected old support. The addition of the alum salt, at arate of 5kg for 100 kg of lime, and the prolongation as much as possible of the time of limemaceration improve the behaviour of the coatings during the first year of its existence.

Keys Words: Coatings, mortar, restoration, pathology, lime, pozzolan, hydraulic index,carbonation, flexibility, pull out, thermogravimtric analysis, mineralogical analysis,granulometry, porosity, mechanical strengths, monument, Ghar El Melh.


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iste des figures

Fig. 1.1a Brique pile dans un corps denduit (mdina de Tunis). Fig. 1.1b Cendres de bois incluses dans le corps de lenduit (Canal de laqueduc de

Ghar El Melh). Fig. 1.2 - Mcanisme de carbonatation. Fig. 1.3 - Faenage et fissures de retrait sur enduit de restauration (Ghar el Melh). Fig.1.4-Distribution des dformations de retrait dans un enduit couvrant une

maonnerie. Fig. 1.5a - Cloquage de lenduit de restauration base de liant hydraulique : ciment et

chaux hydraulique (Mdina de Tunis). Fig. 1.6b - Cloquage de lenduit de restauration base de chaux hydraulique naturelle

(Rempart de la mdina de Sfax). Fig.1.7 - Crote noire sur enduit se dtachant. Fig. 1.8 - Efflorescences sur enduit de restauration en chaux hydraulique naturelle(Ghar El Melh). Fig. 1.9 - Effritement dun enduit de restauration (Ghar El Melh). Fig.1.10a - Dveloppement de lichens sur enduit la base du support (Ghar El Melh). Fig.1.10b - Biodtrioration des enduits de terrasse due la prolifration de mousses. Fig. 1.11 - Alvolisation du support en pierre. Fig. 1.12 - Dissolution de lhourdage et effondrement du support (Ghar El Melh). Fig. 2.1 - Mthodologie danalyse des enduits par approche performancielle. Fig. 2.2 - Vue du fort Sidi El Mekki et de laqueduc (Ghar El Melh). Fig. 2.3 - Situation gographique de la ville de Ghar El Melh. Fig. 2.4 Diffractomtre de lenduit Pl . Fig. 2.5 Diffractomtre de lenduit Coup.l . Fig. 2.6 Diffractomtre de lenduit Rest.G . Fig. 2.7 Diffractomtre de lenduit Rest.C . Fig. 2.8 Diffractomtre de lenduit Can.aq. Fig. 2.9 Diffractomtre de lenduit Onk Jmel. Fig. 2.10 Diffractomtre de lenduit Mos . Fig. 2.11 Diffractomtre de lenduit Coup.2 . Fig. 2.12 Diffractomtre de lenduit Mur.aq . Fig. 2.13 - Diffractomtre de lenduit Ca.Fort . Fig. 2.14 - Photos MEB de lenduit Pl diffrents agrandissements.

Fig. 2.15 - Photos MEB de lenduit Coup.l diffrents agrandissements. Fig. 2.16 - Photos MEB de lenduit Can.aq diffrents agrandissements. Fig. 2.17 - Photos MEB de lenduit Mur.aq diffrents agrandissements. Fig. 2.18 - Photos MEB de lenduit Onk Jmel diffrents agrandissements. Fig. 2.19 - Photos MEB de lenduit Mos diffrents agrandissements. Fig. 2.20 - Photos MEB de lenduit Coup.2 diffrents agrandissements. Fig. 2.21 - Photos MEB de lenduit Rest.G diffrents agrandissements. Fig. 2.22 - Photos MEB de lenduit Ca.Fort diffrents agrandissements. Fig. 2.23 - Photos MEB de lenduit Rest.C diffrents agrandissements. Fig. 2.24 - Dcollement de lenduit du mur de laqueduc.

Fig. 2. 25a - Courbes granulomtriques des enduits extrieurs : Mur.aq - Can.aq et Coup.1 .


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Fig. 2. 25b - Courbes granulomtriques des enduits intrieurs : Mos - OnkJmel - Ca.Fort et Pl .

Fig. 2.25c - Courbes granulomtriques des enduits de restauration : Rest.C - Coup.2 et Rest.G .

Fig. 2.26a - Rsidu sec du mortier denduit de plafond.

Fig. 2.26b - Aiguilles de gypse formant lenduit de plafond. Fig. 2.27a - Courbe ATD/ATG du mortier denduit Can.aq. Fig. 2.27b - Courbe ATD/ATG du mortier denduitCoup.1. Fig. 2.27c - Courbe ATD/ATG du mortier denduit Onk Jmel. Fig. 2.27d - Courbe ATD/ATG du mortier denduit Mos. Fig. 2.28- Courbe ATD/ATG du mortier denduit Mur.aq . Fig. 2.29 - Courbe DSC du mortier denduit Pl. Fig. 2.30a - Courbe ATD/ATG du mortier denduit Ca.Fort. Fig. 2.30b - Courbe ATD/ATG du mortier denduit Res.C.. Fig. 2.31 - Courbe ATD/ATG du mortier denduit Res.G..

Fig. 2.32-. Courbe ATD/ATG du mortier denduit Coup.2. Fig. 2.33 - Mottes de chaux blanches composant le mortier dhourdage des supports du

Fort. Fig. 2.34 - Analyse par DRX de la chaux ancienne (anode en Cobalt). Fig.2.35 - Essai darrachement sur pastille colle sur Mur.ac . Fig.2.36a - Schma explicatif de lessai sonique. Fig. 2.36b - Mesures aux ultrasons sur lenduit du canal de laqueduc. Fig. 2.36c - t = f (x) dans le cas de changement de la qualit dun enduit. Fig. 2.36d - t = f (x) dans le cas dune fissure. Fig. 3.1 Mthodologie suivre pour la formulation des enduits de restauration.

Fig. 3.2a - Chaux vive. Fig. 3.2b Macration de la chaux. Fig. 3.2c Chaux teinte. Fig. 3.3- Ractivit de la chaux. Fig. 3.4 Courbe granulomtrique de la chaux en poudre. Fig. 3.5 Courbe granulomtrique du sable utilis. Fig. 3.6 Courbe granulomtrique du tuileau. Fig. 3.7 Courbe granulomtrique du sel dalun. Fig. 3.8 Phases dexcution de lessai dtalement sur la formulation de base. Fig. 3.9 Mesure du temps dcoulement au maniabilimtre de la formulation de base. Fig. 3.10a Evolution de la prise aprs substitution de la chaux par le tuileau. Fig. 3.10b Evolution de la prise aprs substitution de la chaux par le pltre. Fig. 3.10c Evolution de la prise aprs substitution de la chaux par le ciment. Fig. 3.10d Evolution de la prise aprs substitution du sable par le tuileau. Fig. 3.10e Evolution de la prise aprs ajout du sel dalun. Fig. 3.10f Effet de la dure de macration sur la prise des mortiers de chaux. Fig. 3.11 Mesure du volume dair occlus de la F. Base par laromtre. Fig. 3.12 Eprouvettes 4 x 4 x 16 des mortiers de corps denduit. Fig. 3.13 Pte de chaux. Fig. 3.14a - Application des diffrentes formulations denduit sur un support ancien

(Ghar El Melh). Fig. 3.14b - Application des diffrentes formulations denduit sur un support en brique

creuse (construit lENIT).


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Fig. 3.15a Carottage dune partie circulaire laide dun trpan. Fig. 3.15b- Encollage des pastilles mtallique par une colle poxy. Fig. 3.15c Application de la pastille sur la partie entaille. Fig. 3.15d Accrochage du dynamomtre sur la vis tte sphrique li la pastille. Fig. 3.15e Lecture de la force dadhrence.

Fig. 3.15e Relev de la nature de la rupture (de cohsion). Fig. 3.16 Mise en place des transducteurs pour la mesure des vitesses de

propagation. Fig.3.17a Evolution des modules dlasticit dynamiques des formulations base de

tuileau. Fig.3.17b Evolution des modules dlasticit dynamiques des formulations base de

pltre. Fig.3.17c Evolution des modules dlasticit dynamiques des formulations base de

ciment. Fig.3.17d Evolution des modules dlasticit dynamiques de la formulation avec le

sel dalun. Fig. 3.18 Faenage de lenduit Chaux + 50% de sable + 50% de tuileau. Fig. 3.19 Mesure des rsistances aux chocs sur une nouvelle formulation denduit. Fig. 3. 20a Evolution des rsistances aux chocs des formulations :

Substitution de la chaux par le tuileau. Fig. 3. 20b Evolution des rsistances aux chocs des formulations :

Substitution de la chaux par le ciment. Fig. 3. 20c Evolution des rsistances aux chocs des formulations :

Substitution de la chaux par le pltre. Fig. 3. 20d Evolution des rsistances aux chocs des formulations :

Substitution du sable par le tuileau. Fig. 3. 20e Evolution des rsistances aux chocs de la formulation : chaux + sel

dalun. Fig. 3.21a Evolution du taux de carbonatation de la formulation avec sel dalun. Fig. 3.21b Evolution du taux de carbonatation des formulations :

Substitution du sable par le tuileau. Fig. 3.21c Evolution du taux de carbonatation des formulations :

Substitution de la chaux par le pltre. Fig. 3.21d Evolution du taux de carbonatation des formulations :

Substitution de la chaux par le tuileau. Fig. 3.21e Evolution du taux de carbonatation des formulations :

Substitution de la chaux par le ciment. Fig. 4.1 Application de nouvelles formulations denduit.


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iste des tableaux

Tab.1.1 - Classification des chaux. Tab.1.2 - Compositions des mortiers selon Vitruve. Tab.1.3.a Dosages en sceaux des diffrentes couches denduit de restauration

selon lcole dAvignon. Tab.1.2 - Compositions des mortiers selon Vitruve. Tab.1.3.b Dosages en sceaux des diffrentes couches denduit de restauration. Tab.1.3b - Dosages des diffrentes couches denduit selon DTU 26.1. Tab.1.4 - Les caractristiques dun bon enduit de restauration. Tab.1.5 - Caractristiques chimiques des liants de mortiers historiques. Tab.1.6 - Caractristiques physico-chimiques des mortiers historiques.

Tab.1.7 - Caractristiques chimiques de la chaux hydraulique naturellede Thla. Tab.1.8 - Caractristiques Physiques de la chaux hydraulique naturelle de Thla. Tab.2.1 - Identification des enduits slectionns du Fort Sidi Ali El Mekki. Tab.2.2 - Rsultat didentification minralogique des chantillons denduit. Tab.1.3b - Dosages des diffrentes couches denduit selon DTU 26.1. Tab 1.4 - Les caractristiques dun bon enduit de restauration. Tab.1.5 - Caractristiques chimiques des liants de mortiers historiques. Tab.1.6 - Caractristiques physico-chimiques des mortiers historiques. Tab.1.7 - Caractristiques chimiques de la chaux hydraulique naturelle

de Thla. Tab.1.8 - Caractristiques Physiques de la chaux hydraulique naturelle de Thla. Tab.2.1 - Identification des enduits slectionns du Fort Sidi Ali El Mekki. Tab.2.2 - Rsultat didentification minralogique des chantillons denduit. Tab.2.3 - Masses volumiques des mortiers denduit. Tab.2.4 - Porosit totale et coefficient dabsorption des enduits. Tab.2.5 - Analyse granulomtrique de lenduit de plafond en gypse. Tab.2.6 - Caractristiques granulomtriques des chantillons denduit. Tab.2.7 - Comparaison des distributions granulomtriques obtenues

au MEB et par tamisage. Tab.2.8a - Compositions chimiques des mortiers denduit.

Tab.2.8b - Caractristiques chimiques des mortiers denduit. Tab.2.9- Pertes de masses par ATD/ATG des mortiers denduit exprimes en %. Tab.2.10 - Composition chimique de la chaux ancienne. Tab.2.11 - Dosages massiques en liant par analyse granulomtrique. Tab.2.12 - Calcul des dosages en liant pour les diffrents enduits- Mthode couple

analyses chimiques/ATG. Tab.2.11 - Dosages massiques en liant par analyse granulomtrique. Tab.3.1 - Courbe de ractivit de la chaux. Tab.3.2 - Principaux composants Chimiques de la chaux. Tab.3.3 - Masses volumiques et porosit totale de la chaux arienne en poudre.

Tab.3.4 - Surface spcifique Blaine des liants courants. Tab.3.5 Composition chimique du sable par fluorescence X.


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Tab.3.6 Caractristiques physiques du sable utilis. Tab.3.7 Composition chimique du tuileau. Tab.3.8 Composition chimique du tuileau. Tab.3.9 - Formulations des mortiers denduit avec substitutions de la chaux. Tab.3.10 - Formulations des enduits de chaux avec substitution du sable par le tuileau.

Tab.3.11 - Masses volumiques et porosits totales des mortiers des nouvelles.formulations.

Tab.3.12 Etalement des diffrentes formulations. Tab.3.13 Temps dcoulement des diffrentes formulations. Tab.3.14 Maniabilit des diverses formulations denduit. Tab.3.15 Temps de prise des diffrentes formulations. Tab.3.16 Volumes de lair occlus dans les diffrentes formulations de mortier. Tab.3.17 Rsistances la compression et la traction des prouvettes de mortier

tudi. Tab.3.18 Rsistances moyennes larrachement des enduits.

Tab.3.19 Evolution de la carbonatation des diffrentes formulations denduit. Tab.3.20 Evolution des caractristiques des formulations denduit sur support neuf.


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Introduction gnrale


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La problmatique de la prservation de notre patrimoine bti est un dfi culturel et

scientifique dimportance capitale voire stratgique tant donn que bon nombre de

monuments en Tunisie sont inscrits sur les listes du patrimoine mondial. Sachant que les

rfections des enduits de faades et dintrieurs font partie des travaux les plus courants dans

les chantiers de restauration, il est important dtudier la composition de ces enduits pour

sassurer de la complmentarit des proprits des matriaux utiliss et dune bonne

interaction avec le support. Lidal en matire de restauration serait dutiliser la mme

composition denduit ainsi que le mme nombre de couches figurant initialement sur le

support dont il fait lobjet. Malheureusement, le savoir faire des anciens btisseurs a t

oubli et les gtes fournissant des matriaux semblables aux anciens ne sont plus

reconnaissables. En effet, depuis lavnement du ciment, la chaux, qui fut jadis le principal

composant des mortiers, a t progressivement abandonne [Callebaut et al, 2000].

Actuellement, son utilisation en btiment se limite des travaux minimes de badigeonnage ou

de chaulage. La rduction de la demande de la chaux, malgr labondance des calcaires de

bonne qualit [Sotinfor et Serah, 1994], est lorigine du faible nombre de chaufourniers

parsems dans le pays. De mme, lpuisement de la chaux hydraulique naturelle dite de

Potain et les longs arrts frquents de production de la seule entreprise productrice de ce

liant en Tunisie (socit Ennadhour connue pour sa fabrication de la chaux Thla ) ont

impos le ciment, portland ou maonner, aux enduiseurs - restaurateurs. La tendance du

tout ciment a t longtemps justifie par les performances de ce dernier (rsistance leve,

impermabilit, rapidit de prise) et par la facilit de mise en uvre quil procure . Mais par

mconnaissance du fonctionnement des maonneries, cette pratique a gnr de nombreux

dsordres, entranant parfois des ruines de monuments [Lanas et Alvarez, 2003]. Ces

expriences malheureuses ont nanmoins permis de redcouvrir que les murs, traditionnels et

mme rcents, ncessitaient un enduit plus souple et plus respirant, caractristique laquelle

ne peuvent prtendre les liants trs hydrauliques. Ceci a amen les conservateurs demonuments bannir lutilisation abusive du ciment et on assiste depuis les annes 80, en

Europe, un retour aux enduits de chaux [Degryse et al, 2002].

Lobjectif principal de cette thse consiste formuler des compositions denduits de

restauration base de chaux arienne compatible avec les supports anciens, et ce, des cots

raisonnables. Pour cela, il convient dans un premier temps de remonter et de recoller au

savoir-faire dantan en matire de travaux denduisage, et dans un second temps de concilier

les lments de structure des ouvrages antiques et ses matriaux de base avec les techniques


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actuelles. Cette recherche a t entreprise par le laboratoire de Gnie Civil de lEcole

Nationale dIngnieur de Tunisie (ENIT) en partenariat avec lInstitut National du Patrimoine

(INP) et en collaboration avec lInstitut National de Recherches et dAnalyses

Physicochimiques (INRAP) du Technopole de Sidi Thabet.

Le travail de recherche ralis au cours de cette thse se prsente en trois grandes

parties :

Tout dabord, afin de connatre les conditions et les exigences ncessaires pour une

restauration russie, il a t procd une recherche bibliographique sur lhistorique des

enduits. Dans ce cadre, un intrt particulier a t accord aux diverses compositions et

techniques de mise en uvre des enduits, figurant dans les crits anciens ou dtermins

partir danalyses scientifiques rcentes effectues sur divers mortiers historiques (romains,

byzantin, ). De mme, un diagnostic des diffrentes pathologies denduits observs sur des

monuments historiques a t tabli, faisant ressortir les diffrentes causes des dsordres.

La deuxime partie de cette tude sest attele lanalyse des mortiers historiques,

pralablement identifis sur des sites historiques. Le but de ce travail est dexpliquer le secret

de la prennit de certains enduits traditionnels. Le choix de ces mortiers denduit sest bas

sur une approche performancielle, selon le comportement et les fonctions de chaque enduit(enduit tanche, extrieur, intrieur). Des essais in situ ont t effectus sur les diffrentes

couches afin de juger leurs comportements mcaniques : adhrence, rsistance aux chocs,

fissuration et souplesse. Ltat de conservation de chaque mortier a t estim par analyse

morphologique. Outre les analyses granulomtriques et les proprits physiques de chaque

enduit, les compositions chimiques ont t dtermines. Les ractions pouzzolaniques et les

lments hydrauliques prsents dans chaque matriau ont t identifis laide des analyses

thermiques (diffrentielles et gravimtriques) et des diffractomtries X. Ces analyses ont t

galement effectues sur des enduits de restauration appliqus par lINP. Cette tape a permis

de tirer des informations sur les techniques anciennes de mise en uvre (paisseurs et nombre

de couches, finitions) ainsi que les compositions des mortiers denduits et les diffrentes

granulomtries utilises.

Lexploitation des rsultats danalyse des enduits rustiques et les informations

recueillies de la littrature ont permis de proposer des formulations denduit base de chaux

arienne dont ltude du comportement a fait lobjet de la troisime partie. Diffrents ajouts,


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16

tels que le tuileau pil, le pltre, le ciment et le sel dalun, ont t mlangs la chaux grasse

aprs analyse et prparation selon les mthodes traditionnelles. Des essais physiques et

mcaniques ont t effectus sur ces diverses formulations. Ces derniers ont t galement

appliqus, selon une mthode dexcution traditionnelle, sur un support ancien au fort

Ottoman Sidi Ali El Mekki Ghar El Melh, dans le but dtudier leur comportement in situ.

Lexcution de ces enduits sest effectue selon une mise en uvre approprie qui tient

compte de ltat du support et des temps de prise. Les comportements in situ des diffrents

mortiers ont t dtermins partir des essais darrachement, dultrasons et de rsistance aux

chocs. Ltude de leurs durabilits sest effectue par le suivi des caractristiques mcaniques

durant une anne ainsi que par le suivi de la carbonatation pendant deux annes. Enfin, une

synthse des rsultats obtenus lors de cette tude est prsente, dans laquelle diffrentes

recommandations ont t proposes afin daider lenduiseur quant aux choix dune

formulation denduit compatible avec les supports anciens tout en ayant une bonne tenue vis-

-vis des conditions hygromtriques.


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17

Chapitre I :Enduit et restauration


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18

1.1 Les mortiers denduit

1.1.1 Historique des enduits

Bien qu'ils aient t soumis pendant des sicles l'action de l'rosion climatique et

cologique, les mortiers denduits antiques ont souvent survcu dans de meilleurs tats que les

pierres naturelles ou les briques cuites trouves dans les mmes structures. Dans plusieurs cas,

ces mortiers se comportent mieux que les enduits modernes soumis aux mmes conditions

[Malinowski, 1988 ; Maravelaki-Kalaitzaki et al., 2003]. Les archologues le confirment

souvent lorsquils dcrivent, dans leurs rapports de fouilles, les maonneries antiques.

La terre argileuse mlange la paille ou des morceaux de cannes semble tre le

premier matriau utilis pour fabriquer des mortiers denduit dans les btiments antiques et

qui est encore utilise jusqu nos jours [Moropoulo et al., 2005]. Mais les premires

apparitions de lenduit connues ce jour remontent lpoque nolithique (6 millnaires av.

JC). Ceci est attest par des fouilles sur le site de atal Hoyuk en Turquie, qui ont mis jour

des enduits de pltre et de terre [Elsen, 2006]. En considrant les techniques de construction

de lpoque, lenduit assumait plutt un rle dhomognisation (rle esthtique). Les

premires apparitions de la chaux dans lenduit ont t observes en Msopotamie (Asie

mineure) au VI millnaires av. JC. Les fouilles de la ville de Warka ont permis de dvoiler

des difices caractre religieux recouvert dun lait de chaux [Ecole dAvignon, 2003].

Ce nest qu lpoque de la Grce antique (700 av JC), que deux autres rles ont t

attribus lenduit, savoir corriger les irrgularits et protger les maonneries [Ecole

dAvignon, 2003]. Ce dernier rle a t attribu lenduit pour palier la fragilit dune

structure tant donn que certains endroits sont pauvres en matriaux de construction dites

riches, et qui sont sensibles aux altrations extrieures.

Vient ensuite lpoque romaine, au cours de laquelle des mortiers et par voie de fait

des enduits, ont connu une nette amlioration au niveau de la composition et des techniques

denduisage. Cette perce est due lapparition dune approche scientifique de la composition

du mortier telle que la connaissance des phnomnes de carbonatation et lintroduction des

pouzzolanes et/ou de la brique pile. En effet, les Romains taient passs matres dans la

composition de ces mortiers prise pouzzolanique et si la pouzzolane venait manquer, ils

broyaient des briques d'argile cuite quils mlangeaient la chaux [Baronio et al., 1997],

formant ainsi lopuscaementicium [Oleson et al. , 2004]. 2000 ans plus tard, les enduits et

cuvelages de leurs bains dfient nos connaissances techniques [Farci et al., 2005]. Lenduit estdevenu un corps dtat part entire, gal voire plus important que le support en maonnerie.


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19

Lexemple de la ville de Pompi est remarquablement significatif, la maonnerie des maisons,

sous les enduits de parement dexcellent qualit, est dune extrme mdiocrit [Adam, 1989].

Paralllement aux priodes Hellniques et Romaines, les archologues ont reconnu en Inde un

grand dveloppement des enduits essentiellement base de stuc.

Jusquau moyen ge, le chemin vers la matrise de lenduisage continu sest poursuivi

avec des pics lpoque byzantine et lpoque de lge dor de lislam lors de laquelle le

savoir-faire des btisseurs musulmans, dont lart mauresque, a imprgn les techniques de

constructions en orient et sur les deux rives du bassin mditerranen. On relve durant cette

poque une large pratique des enduits finis en plusieurs couches, ainsi que la matrise des

enduits dtanchit (aqueducs, citernes) [Freidin et Mer, 2005 ; Bakr et al., 2005] .

Du dbut de la renaissance (14me sicle) au 18me sicle : Partant de la grande

admiration dont fait lobjet la prparation des mortiers romains et du secret technique qui

lentoure, de nombreux chercheurs se sont attels reproduire un mortier aussi rput que le

romain, voire meilleure ; ce qui a fait de cette poque la plus abondante en bibliographie.

Cest cette poque que Smeaton a dcouvert, en 1756, les proprits hydrauliques dun

produit obtenu partir de la cuisson dun calcaire mlang une argile [Callebaut et al.,

2001]. Et ce nest quau dbut du 19me sicle, en voulant recrer la chaux impermable

artificielle utilise notamment dans les enduits, que Parker et Vicat ont invent tout fait

autre chose : le ciment Portland [Davidovits, 1995]. Cette priode a t galement marque

par le retour aux enduits de pltre. Impressionn par lincendie qui ravagea la ville de Londres

en 1666, Louis XIV demanda ses conseillers dtudier les meilleurs moyens dviter de

telles catastrophes. Le 18 aot 1667, une ordonnance royale rendit obligatoire le

recouvrement des parois de bois des maisons avec des lattes cloues et du pltre, loi

immdiatement applique en empire britannique. Tout a t enduit en pltre mme les

hourdages [BenHamou, 1981].

Adam [Adam, 1989] analyse les lgendes qui circulent sur le mortier antique commesuit: "La prparation des mortiers romains a toujours fait l'objet d'une grande admiration,

souvent teinte d'une grande rputation de secret technique jamais dvoil". Paradoxalement,

partir du 19mesicle, lenduit est devenu le parent pauvre des composantes architecturales.

On a assist jusqu rcemment une dsaffection de lenduit, ce qui a entran une perte des

techniques denduisage. Boussotrot explique ce dclin [Boussotrot, 1987] par la dcouverte

du ciment et lattrait naissant pour la pierre apparente. En outre, le recours systmatique un

enduit base de ciment artificiel et la tendance luniformisation ont conduit ngliger lerle esthtique de lenduit en le rduisant un revtement protecteur. Cette perception est due


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aux performances rvolutionnaires des ciments artificiels: facilit mettre en uvre, rapidit

demploi et plus de rsistance en apparence. Ce recours inconditionnel aux ciments artificiels

est une raction de dfi entre civilisations et dorgueil vis vis de linsolent et

mystrieux ciment romain.

En Europe, partir des annes 60, les enduiseurs ont remarqu lincompatibilit du

ciment avec les maonneries anciennes et ce, loccasion de la rhabilitation des centres

historiques dtruits durant la deuxime guerre mondiale. Ce qui les a amens revoir la

composition des enduits de restaurations [Furlan, 1981], conformment au principe

dauthenticit dfini par le trait de Venise [ICOMOS, 1964]. De nos jours, les experts en

restauration sont unanimes quant la prohibition des ciments artificiels pour les travaux

denduisage. Bortolucci [Bortolucci, 2002] a ainsi affirm : Il faut abolir le ciment

particulirement sur les matriaux poreux et revenir des enduits la chaux arienne, tant

pour le jointoiement que pour lenduit lui-mme il faut revenir absolument la chaux. Ce

regain dintrt vis--vis des enduits de chaux sexplique galement par la redcouverte

dautres performances des enduits base de chaux telles que les isolations thermiques et

acoustiques. Des enduits prts lemploi base de chaux arienne et de produits synthtiques,

destins aussi bien aux constructions anciennes que neuves, sont de nos jours commercialiss,

malgr que leurs performances ne rivalisent pas avec ceux anciens.

1.1.2 Les enduits en Tunisie :

La Tunisie de part sa position gographique est un carrefour de rencontres de plusieurs

civilisations : Berbre, Punique, Romaine, Arabe, Ottomans, etc . Ceci a favoris le

dveloppement et le brassage des connaissances, notamment les techniques de constructions.

Ces techniques se sont adaptes aux matriaux disponibles.

Lart de btir en gnral et les procds locaux denduisage en particulier, sont

rarement abords, voir ignors, dans les crits anciens. Mme quand ils sont cits, on n'y

trouve pas dinformations utiles sur les compositions. Labsence de bibliographie dpoque

sur ce sujet sexplique par le fait que la profession et le mtier de maon taient sous-estims.

Les enduits conservs sur des vestiges ou des monuments, sont base de chaux ou de pltre,

de compositions analogues celles relatives leurs civilisations. Ils sont relativement peu

pais mais bien rsistants [Saadaoui, 1996].

La majorit des mortiers denduit sont base de terre, de chaux ou de pltre. Les

enduits base de torchis sont utiliss jusqu rcemment, surtout au nord et au centre. Ils sont


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base dune argile dite Torba . La majorit de ces argiles sont de couleur marron, claire ou

fonce. Mais on peut observer dans la rgion de Sfiya de la localit de Sidi Youssef des

torchis beige base de kaolinite. Le pltre, issu de la cuisson, est notamment utilis dans les

rgions du Sud, labri de lhumidit, o le gypse est abondant. Nous citerons titre

dexemple le mortier connu sous le nom de Loka au Djerid tunisien [Bouricha, 2001] et les

enduits recouvrant les ksours de Tataouine. La chaux a t utilise comme enduit de

revtement lintrieur et lextrieur des btisses. Le sable, employ dans les mortiers de

chaux, est choisi particulirement fin et ventuellement tamis.Les premiers enduits base de

chaux et pouzzolanes sont apparus avec la civilisation romaine, pour la construction des

thermes et aqueducs. On rpertorie deux compostions majeures denduit pouzzolanique:

-Les enduits constitus dun mlange de chaux et de terre argileuse. Cette terre peut

tre soit de la brique cuite pile Tafiza , soit une terre rougetre silico-calcaire Chahba

(Fig. 1.1a) ou ventuellement du tuffeau Taffoun , de couleur beige.

Fig. 1.1a Brique pile dans un corps denduit (mdina de Tunis)

-Les enduits base de chaux et de cendres noirs de toutes espces (Fig. 1.1b). Ils sont

surtout employs pour les ouvrages exposs successivement lhumidit et la scheresse,

tels que les terrasses et les canaux daqueducs (aqueduc romain de Zaghouan). Ce type

denduit a t expriment plus tard par Vicat, qui a prouv leur bonne tenue leau

[Adam,1989].


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Fig. 1.1b Cendres de bois incluses dans le corps de lenduit

(Canal de laqueduc de Ghar El Melh)

La pratique des enduits en Tunisie a connu une deuxime impulsion aprs la conqute

arabe (7me sicle). On a assist un dveloppement des enduits en pltre et une meilleure

matrise des enduits btards chaux-pltre. Cest dans ce contexte, que le terme Baghli a t

cit pour la premire fois dans les crits du doyen des maons Hafsides Ibn Rami (13me

sicle) lane fi Ahkam El Bonyane [Ibn Rami (enqute de Ben slimane), 1999]. Le terme

Baghli , connu de nos jours dans le dialecte tunisien, a t introduit pour dsigner le

mortier. Il fait allusion au Bghal (le mulet), animal btard. A la mme poque, Ibn

Khaldoun au 14me sicle [Ibn Khaldoun, 14me sicle] a dcrit dans ses Prolgomnes, la

mthode de prparation de la chaux ou du gypse, en vue dtre utiliss pour enduire les murs

de pis ou les toitures. Larchitecture islamique a imprgn trs fortement lart de lenduit

stuqu Naqcha Hadida : base de chaux et/ou pltre [Annabi et al., 2005]. Lhabitude du

travail du stuc et du pltre sest retrouve dans lornementation des mosques, des palais

beylicaux et des demeures. Des artisans du 19mesicle, tels que Ben Younes et Ibn Frija, ont

excell dans cet art [Hachaichi, 2000]. Fascin, le roi de France, Louis Philipe Ier, a demand,

en 1844, au bey de Tunis, El Mouchir 1erAhmed Bacha, de lui envoyer des artisans pour

dcorer son palais. Le bey a confi cette tche Ahmed Ben Youssef, le neveu du matre

sculpteur de la mosque Saheb Ettaba de Tunis. Les cultures architecturales ottomanes et

mauresques ont galement imprgn les modes constructifs. Les corporations du btiment ont

connu une plus grande spcialisation, au dbut du 17mesicle, et par consquent, une plus


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grande matrise. Ammar [Ammar, 2005] cite parmi elles les poseurs denduits Layyaqa ,

les chauleurs Jayyara , et les stuccateurs Naqqacha .

On relve diffrents types de finitions denduit lisss ou dresss tels que le

Madlouk ou Tadelakt, taloch la chaux. Il a la particularit dtre patiemment "caress"

avec un galet de pierre dure et ensuite "mass" avec du savon noir. Il est utilis surtout dans

les faades extrieures et dans les hammams. On distingue galement lenduit bien liss

surface homogne taloch, dit Martoub . Le dosage de ces enduits est de 1 volume de

chaux plus 1 volume deau et 3 volumes de sable.

Aujourdhui, faute de transmission, il ne reste que des bribes de ce savoir faire. Nous

avons consult le plus ancien artisan restaurateur (selon les responsables de lINP), Monsieur

Amor Akkari (retrait de lINP), qui on fait appel chaque fois quil est ncessaire. Il est

spcialiste en travaux denduisage et surtout ceux stuqus. Il a appris son mtier du dfunt

Mohamed Chaker et du dfunt El Falleh. La recette de M. Akkari est la suivante:

1- Prparation de la chaux:prospecter et choisir un gte de pierre calcaire (carbonate

de calcium), la plus dure et la plus blanche possible, dite pierre Saouane . La calcination de

la pierre dans des fours se faisait en deux phases : La premire cuisson seffectuait une

temprature avoisinant les 300C. Elle sachevait quand on remarquait un changement de

couleur de la pierre. La deuxime phase de cuisson se faisait une temprature plus grande

(600C) avec des humidifications espaces. Cette phase sachevait ds lors quon observait

une extinction et un changement de couleur de la pierre effrite. On laissait refroidir la pierre,

avant de la dverser dans des cuves ou Jouabi . Ensuite, on martelait le tas de pierre obtenu

avec les troncs de palmier Kornef jusqu obtenir une poudre : cest loxyde de calcium ou

chaux vive.

2- Extinction de la chaux vive (putrfaction) : On ruait aux pieds la chaux vive dans

les jouabi tout en ajoutant du lait de chaux (chaulage). Cette opration durait plusieurs

jours et ncessitait un effort physique fatigant. Elle se terminait quand on obtenait une pteplastique : cest la chaux teinte Ca(OH)2(grasse, moyenne ou maigre selon les cas).

3- Confection de lenduit : Cette prparation seffectuait le plus souvent selon le

dosage suivant: 1 brouette de sable (60 litres); 2 sceaux et de chaux teinte (12.5 litres) ; 2

sceaux et de chaux arienne issue dune calcaire tendre Tfza ou le mme volume de

chaux hydraulique naturelle Potain . Eventuellement, on y ajoutait si disponible et pour des

supports en contact avec leau, 2 sceaux et de tufeau ou de terre pile. Leau, de prfrence

sous forme de chaulage (le lait de chaux), est ajoute en quantit variable selon louvrabilitdsire.


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Jusquau dbut des annes 60 du 20me sicle, la pratique des enduits de chaux,

notamment de type hydraulique naturel, a continu se faire. De nos jours, les enduits sont

exclusivement base de ciment maonner (ciment portland et chaux hydraulique

artificielle), selon les recommandations franaises du Centre Scientifique et Technique du

Btiment CSTB [CSTB, 2001].

1.1.3 Diffrents types denduits

Le choix de lenduit dpend du support (bton arm, parpaing, brique en terre cuite,

mllon, pierre de meulire, pierre calcaire, terre). Il est en effet impratif que lenduit soit

en parfaite compatibilit avec son support de manire garantir une bonne mise en uvre et

prserver la prennit du btiment. Il existe plusieurs catgories denduits qui sont fonction

des liants employs : les enduits de terre, les enduits de pltre, les enduits la chaux et les

enduits de ciments.

1.1.3.1 Les enduits de terre

Lemploi frquent de la terre dans les enduits vient du fait que cest un matriau quon

trouve facilement dans la nature, donc accessible tout le monde. Sa technique de mise en

oeuvre ne demande pas trop de recherches ou de connaissance. Lenduit base de terre crue

est connu depuis des millnaires pour ses qualits isolantes [Moropoulo et al., 2005]. Les

structures en terre, en bois, en pierre, en herbes tresses ou en cannes taient couvertes

denduits base de terres argileuses dans une grande partie du monde.

Lenduit de terre est frquemment arm de fibres organiques (bl, orge ou toutes sortes

de pailles, poils de chvres ou de moutons) et inorganiques (terres maigres et sables). Les

premires ont la fonction darmature interne pour augmenter la compacit et ladhsion la

structure, les deuximes sont utilises pour rduire le retrait pendant la phase de

desschement. Afin daugmenter la cohsion de ces mlanges, on y ajoutait, comme on le fait

encore en Afrique et en Orient, des excrments danimaux [Sbordoni, 1981]. Les enduits

recevaient un finissage superficiel qui pouvait tre grossier, ralis avec des brosses

mouvement circulaire, ou bien lisse couvert le plus souvent par un chaulage. Outre sa qualit

disolant thermique, la terre offre une bonne rsistance dans la mesure o elle est protge par

le pass par une toiture en lvation et un soubassement maonn la chaux.

Actuellement, il existe des enduits en terre fabriqus en usine et commercialiss

notamment en France. Leurs usages sont en monocouche principalement en intrieur.


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1.1.3.2 Les enduits de pltre

Le pltre est obtenu aprs calcination du gypse. Le pltre et leau forment un mlange

durcissant par cristallisation. Dans certaines formes hydrates ou anhydres, il constitue un

mortier simple, pouvant tre donc utilis sans y ajouter des agrgats et prsentant la

caractristique quil peut tre faonn. Il conserve un degr lev de plasticit pendant un

temps assez long, ce qui fait quil ne se dforme pas par son propre poids. Lenduit de pltre

est employ essentiellement en tant qu'enduits intrieurs de murs et de plafonds, mais on

lobserve galement comme revtements extrieurs dans les rgions aussi bien humides

quaux climats secs [Elsen, 2006]. Le gypse a t souvent ajout la chaux pour former des

mortiers btards qui durcissent rapidement au jeune ge [Riccardi et al, 1998 ; Jedrzejevska,

1981]. Les enduiseurs ajoutent souvent aux pltres au moment de son application des cheveux

ou crinires danimaux, pralablement nettoys et dbarrasss de leurs graisses [Da Silveira et

al., 2007]. La prparation du gypse est tout fait comparable celle de la chaux: on calcine

les pierres pltre dans des fours. Aprs cuisson et refroidissement, elles sont rduites en

petits morceaux et ensuite en poussire. A cause de son avidit pour l'eau et de la rapidit

avec laquelle le pltre prend en masse compacte, les maons ne le mouillaient qu'au moment

de s'en servir. Ces enduits ont lavantage de faire prise rapidement sans retrait, mais sont

vulnrables en prsence de forte humidit des tempratures ambiantes (20C 35C).

1.1.3.3 Les enduits de chaux arienne

La chaux est le liant le plus prdominant dans les mortiers denduits anciens. Elle est

obtenue par calcination de pierre chaux compactes, structure microcristalline, extraites de

rochers sdimentaires essentiellement de carbonate de calcium, surtout dans les pays

mditerranens [Sbordoni, 1981] et rarement de carbonate de magnsium (en Amrique du

nord) [Maurenbrecher, 2004].Dans un premier temps, on obtient de la chaux vive CaO (1.1). Cette calcination

seffectue une temprature voisine de 900C. La chaux vive est ensuite teinte, lors de

lopration dextinction ou dhydratation, en ajoutant de leau (1.2). Cette raction seffectue

avec un dgagement plus ou moins important de chaleur (exothermique) selon la ractivit de

la chaux vive. Ladjonction deau peut seffectuer selon diverses mthodes, en quantit

limite et contrle partir de laquelle on obtient de la chaux en poudre, ou bien avec excs

deau et macration dans des fosses pour produire de la chaux en pte. Cette dernire mthodedonne des mortiers de meilleure qualit. La chaux teinte et mrie depuis longtemps a des


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meilleures proprits de prise et de durcissement que celle teinte rcemment [Sbordoni,

1981]. Cela est d une croissance progressive des cristaux dhydrate de calcium.

CaCO3CaO + CO2 (1.1)

CaO+ H20Ca(OH)2 (1.2)

Le processus de durcissement de la chaux, appel carbonatation, est le rsultat de la raction

entre lanhydrite carbonique de lair et la chaux grasse teinte dsigne par CAEB [NF

15301, 2001] selon les ractions (1.3) et (1.4) :

CO2 + H2OH2CO3 (1.3)

H2CO3+ Ca(OH)2CaCO3+ H2O (1.4)Le mcanisme dtaill de cette carbonatation est reprsent dans la figure 1.2 La

vitesse laquelle seffectue cette prise dpend des conditions environnementales, de la

permabilit du mortier et de lpaisseur de lenduit. Elle est gnralement proportionnelle

la racine carre du temps [Maurenbrecher, 2004]. La chaux a besoin donc de l'accs l'air et

l'humidit. La lenteur de la carbonatation peut tre un avantage tant donn que la chaux

libre en se transformant en carbonate de calcium, plus volumineux, peut colmater les fissures

qui se dveloppent dans le mortier. Gnralement la concentration de lair est faible en CO2.Elle est en moyenne de 0,3% dans les villes [Thiery, 2005]. Pour favoriser lajout

supplmentaire de gaz carbonique, les romains utilisaient avec la chaux des mlanges de

figues, mout de raisin, du sucre etc., qui par fermentation alcoolique produisent du gaz

carbonique.

Fig. 1.2 - Mcanisme de carbonatation [Thiery, 2005]


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Ce type denduit prsente les avantages dtre souple et permable la vapeur do sa

compatibilit avec les supports anciens. Son principal inconvnient est sa prise lente qui le

rend vulnrable au jeune ge, surtout en prsence deau qui dissout la chaux libre. Pour

confrer des proprits hydrauliques ces mortiers, des matriaux pouzzolaniques sont

ajouts la chaux grasse. Le terme pouzzolane est driv du nom de la ville italienne

Pozzuoli prs du Vsuve [Maurenbrecher, 2004]. Les diverses analyses des mortiers

pouzzolaniques anciens ont rvl lutilisation de deux types de pouzzolanes. Le premier type

est naturel, qui est habituellement d'origine volcanique telle que la zolithe [Davidovits,

1995]. Dans les rgions o ces agrgats naturels ntaient pas disponibles, on ajoutait la

chaux des pouzzolanes artificielles notamment la poudre de cramique. Le mortier, ainsi

form, est connu sous lappellation de Homra dans les pays arabes, Cocciopesto en

Italie, Horasan en Turky et Surkhi en Inde [Bke et Akkrt, 2003]. Les matriaux

pouzzolaniques bien quils ne soient pas cimentants par nature, contiennent des silicates et des

aluminates ractifs qui, finement broys et en prsence de l'humidit, ragissent avec la chaux

hydrate pour former des composs rsistants sans avoir besoin d'anhydride carbonique. La

raction de prise pouzzolaniques est la suivante (1.5):

H2O + pouzzolane + Ca(OH)2 CSH (silicates de calcium hydrats) (1.5)1.1.3.4 Les enduits de chaux hydrauliques naturelles

Plusieurs chaux possdent des caractristiques plus ou moins hydrauliques. Elles sont

fabriques partir dune roche calcaire contenant une part faible dargile avec des silicates

et/ou des aluminates ractifs. Vers la fin du 18me sicle, on a reconnu que des calcaires

contenant des minerais d'argile cuite des tempratures leves, jusqu' 1250C, produisent

des chaux avec des proprits hydrauliques. Les chaux hydrauliques ont t

traditionnellement classifies en tant que faiblement, modrment ou minemment

hydrauliques, selon lvolution de la rsistance en raction l'eau. Les normes europennesclassifient les chaux hydrauliques partir de deux indices : lindice dhydraulicit de Vicat

H.I (1.6) et lindice de cimentation de Boyton C.I (1.7). Ces normes distinguent entre

les chaux hydrauliques naturelles et celles hydrauliques avec des ajouts pouzzolaniques

[Maurenbrecher, 2004]. Plus les indices sont levs plus lhydraulicit du liant est importante

[Elsen et al., 2004]. La classification des diffrents types de chaux est dfinie dans le tableau

1.1.


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%MgO)(%CaO

)%SiOO%FeO(%Al. 23232

+

++=IH (1.6)

1.4%MgO)(CaO

)2.8%SiOO0.7%FeO(1.1%Al

.

23232

+

++=

IC (1.7)

Type de chaux Indice de

Vicat

Indice de cimentation

de Boyton

Proportion dargile dans

le calcaire

Chaux arienne 0 0.10

0.3 0.5

0 5%

Chaux faiblement

hydraulique

0.10 0.16 5 8%

Chaux moyennementhydraulique

0.16 0.300.5 0.7

8 15%

Chaux hydraulique 0.30 0.40 15 20%

Chaux minemment

hydraulique

0.40 0.500.7 1.1

20 30%

Tab. 1.1 - Classification des chaux [Ecole dAvignon, 2003] [Callebaut et al, 2001]

Le phnomne de prise hydraulique est essentiellement d la formation dhydratesinsolubles. Les mortiers base de chaux hydrauliques sont caractriss par la prsence de

Gehlenite (C2AS) [Callebaut, 2001] et de la silicate bicalcique (C2S). Lvolution des

rsistances des mortiers base de chaux hydraulique est beaucoup plus lente que celle des

mortiers base de ciment de Portland, mais plus importante que celle des mortiers base de

chaux arienne. Les Mortiers base de chaux hydraulique sont gnralement instables dans le

temps et non reproductibles [Marenbecher, 2004]. Ils sont fort risque defflorescences

compte tenu de leurs teneurs en sels solubles.

1.1.3.5 Les mortiers base de ciment maonner

Ces types de mortiers sont les plus utiliss de nos jours. Ils ont dtrn ceux base de

liants naturels. Les ciments maonner regroupent le ciment portland et la chaux hydraulique

artificielle. Cette dernire est considre comme un ciment maigre. Elle est obtenue par

mlange de clinker et de fillers calcaires. Ces ciments ont des prises trs rapides et acquirent

de la rsistance une vitesse plus rapide. Ces proprits sont le rsultat de composants plusractifs produits par la temprature plus leve durant leur fabrication, tels que les silicates


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29

bicalciques C2S , les silicates tricalciques C3S , l'aluminate tricalcique C3A et leferroaluminate ttracalcique C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3). Par hydratation, les silicates tri-

et bicalciques donnent des cristaux de silicate monocalcique hydrat CSH , qui en se fixant

entre eux et aux granulats, confrent au ciment sa rsistance (1.8) :

C2S + C3S+ H2OCSH+ Ca(OH)2+ chaleur (1.8)

Laluminate tricalcique donne par hydratation de laluminate monocalcique qui

contribue notamment beaucoup la rapidit de prise (1.9) :

C3A + C4AF + gypse + H2OCAH + CAFH + ettringite+ chaleur (1.9)

Des normes ont t dveloppes pour sassurer que les ciments provenant de diffrents

fournisseurs possdent des proprits semblables. Les mlanges des matires premires sont

continuellement ajusts pour garantir un produit uniforme. Leurs vitesses de prise et de

durcissement permettent aux enduiseurs une excution plus rapide mais diminuent la dure

douvrabilit. Ces types de mortier ont les inconvnients dempcher les mouvements du

support, de ne pas le laisser respirer et de contenir des sels solubles.

1.2 Pathologie des enduits

1.2.1 Gnralits

Lenduit, souvent assimil la peau dun organisme vivant, est constamment lobjet de

diverses agressions do lappellation quen ont donn les Italiens de surface sacrifier . Le

phnomne de dgradation des enduits est principalement gouvern par :

- Les conditions climatiques (pluie, froid, soleil, vent,),

- Son interaction avec le support (dformations diffrentielles, quilibres hydriques,),- La composition de lenduit lui-mme (composition minralogique, structure de porosit,

compatibilit avec le support),

- Les dfauts de mise en uvre (dosage, matriaux inappropris, mauvaise excution).

On distingue donc diffrentes morphologies daltrations lies aux diffrents types de

conditions environnementales et dexcution. Classiquement, ces altrations et dgradations

peuvent se regrouper en trois catgories principales: physiques, chimiques et dorigine

biologique. Les altrations physiques rsultent dune dformation de lenduit sans en modifierla composition minralogique. Les altrations chimiques se manifestent lorsque les minraux


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30

du mortier en contact avec le complexe support/sol/air sont transforms par apport ou dpart

dlments. Cette section est consacre la prsentation des diffrents types daltrations

rencontres sur les enduits ou induites par une restauration errone de ce dernier.

1.2.2 Les altrations physiques

1.2.2.1La fissuration de retrait

Cette pathologie est frquemment observe, aussi bien sur les enduits sur nouveaux

supports que sur les enduits de restauration. Elle se manifeste par des ouvertures linaires, au

trac plus ou moins rgulier, dont la largeur est comprise entre 0.2 et 2 mm. Deux aspects du

retrait sont considrer : son amplitude et sa rapidit se dvelopper. Lamplitude est

fonction de la classe et du dosage du liant, de la compacit et du dosage en eau. Le

dveloppement des fissures est fonction de la cure de lenduit (temprature, vent et

hygromtrie).

Jadis, le maon disposait de liant de faibles classes de rsistance. Le retrait de ces

enduits est faible et les risques de formations des fissures sont rduits. De nos jours, le fait de

se rabattre systmatiquement sur le ciment artificiel ou la chaux minemment hydraulique,

trop raides, favorise lapparition de ces fissures, qui souvent se transforment en rseau appel

faenage (Fig. 1.3). Lenduit subit un retrait plus rapide en peau que dans la masse surtout

sil a t taloch ou liss. Ces oprations enrichissent superficiellement lenduit en liant et en

eau : deux facteurs qui augmentent le retrait. Louverture dune premire fissure en peau

annule les contraintes de part et dautre et les rduisent dans le voisinage immdiat. Mais, au

del dune certaine distance, de lordre de 20 30 cm pour le ciment, cet effet est

compltement annul.

Les fissures de retrait se forment ds que les contraintes normales x dans lenduit

dpassent sa rsistance la tractionf te [Ignatiev et Chatterji, 1992] :

te

eeSS

eR

x fHEHE

H

+=

)/(1)/(1

/ (1.10)

O :

He: paisseur de lenduitEe: module dlasticit de lenduitHs: paisseur du support

Es: module dlasticit du support


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31

Fig. 1.3 - Faenage et fissures de retrait sur enduit de restauration (Ghar el Melh)

Fig. 1.4 - Distribution des dformations de retrait dans un enduit couvrant une maonnerie

Il ressort de lquation (1.10), que si le support est beaucoup plus rigide que lenduit,

les contraintes de traction dans ce dernier dpendent seulement de la contrainte de retrait et

du module d'lasticit ; do limportance dtudier le support avant de formuler le mortier

denduit, chose actuellement ignore par les restaurateurs. Egalement, plus les couches

denduit sont minces, plus le risque de formation de fissures due au retrait est grand.

Support Couche denduit

HeHS


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32

Toutefois, lobservation exprimentale a montr que ni l'paisseur, ni les dimensions de la

couche n'influencent la valeur des contraintes dans lenduit [Kler et Frostig, 1998]. La

manire la plus efficace de contrecarrer la formation des fissures de retrait est de ne pas

employer de mortier hautement rsistant, pratique habituelle de nos jours, mais d'employer

un mortier faible module d'lasticit, infrieur 5 000 MPa [Tricaud, 1999].

1.2.2.2 Le cloquage

Cette pathologie se manifeste par un dcollement en plaque de lenduit, par manque

dadhrence avec le support. Deux principales causes sont lorigine, lasphyxie du support

ou le faible accrochage. La couverture dun support par un enduit impermable lair va

emprisonner leau, provenant de lascension capillaire, de la pluie ou des changes de vapeur

qui se font invariablement de lintrieur vers lextrieur. Leau ne pouvant svacuer,

comprime lair contenu dans les pores du support qui ne peut plus schapper. Si lenduit est

suffisamment adhrent, la pression exerce par leau sur lair jouant le rle de coussin se

transmettra intgralement la sous face de lenduit, qui manquant de rsistance, se cloquera

[Coquillat et al., 2002]. De mme, la non prise en compte de prcautions particulires quant

la prparation du support peuvent compromettre ladhrence de lenduit, qui se fait surtout

par accrochage macro mcanique par les joints et plus faiblement par les pores ou par

pitaxie [Baudoin, 1995].

Sachant que les anciens supports, de part leurs compositions (pis, murs avec fourrures,

pierres plus ou moins tendres etc.) se comportent comme de vritables pompes, sont trs

vulnrables ce type de dgradations. Cette pathologie est souvent observe sur les enduits de

restauration base de ciment ou base de chaux hydraulique naturelle (Fig. 1.5a et 1.5b)

Fig. 1.5a - Cloquage de lenduit de restauration base de liant hydraulique : ciment et chauxhydraulique (Mdina de Tunis).


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34

Fig. 1.7 - Crote noire sur enduit se dtachant (Ghar El Melh)

1.2.3.2 Les efflorescences

Ce sont des dpts blanchtres causs par la migration dans lenduit ou dans le support

de sels solubles de trs grande diversit [Perrier, 2004], dont les plus frquents sont le salptre

(KNO3), des sulfates Na2SO4, K2SO4, CaSO4, des carbonates CaCO3, NaCO3 etc. Elles

peuvent avoir diffrentes morphologies (efflorescences duveteuses, pulvrulences, crotes,

pustules, etc.). Elles nentranent pas de dommages mcaniques majeurs, elles peuvent

engendrer tout au plus un effritement superficiel de lenduit. En revanche, si la cristallisation

des sels, cause de la nature poreuse des enduits, se produit linterface support/enduit, elle

peut provoquer des pressions importantes pouvant entraner la dgradation du support (Fig.

1.8).

Fig. 1.8 - Efflorescences sur enduit de restauration en chaux hydraulique naturelle(Ghar El Melh)


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1.2.3.3 Attaque par leau de pluie

Leau de pluie est toujours lgrement acide parce que lair contient du gaz carbonique

qui se dissout dans leau et forme de lacide carbonique (1.11), qui lui-mme ragit avec le

CaCO3pour former un bicarbonate trs soluble (1.12) [Avignon, 2003]:

CO2+ H2O H2CO3 (1.11)

CaCO3 + H2CO3Ca (HCO3)2 (1.12)

Dans de telles conditions, les carbonates de calcium ou de magnsium (dans les

enduits de chaux), peuvent se transformer en bicarbonates et se dissoudre progressivement.

On observe alors un effritement et une accumulation poudreuse de sable la base des murs[Arioglu et Acun, 2006] (Fig. 1.9).

Fig. 1.9 - Effritement dun enduit de restauration (Ghar El Melh)

1.2.3.4 Incompatibilit pltre/ciment

Un support hourdie au pltre, comme est le cas de bon nombre de monuments, ne peut

tre recouvert dun enduit base de ciment, sans que le restaurateur ne prenne le risque de

voir se dvelopper linterface de lEttringite (1.13) ou du Thaumasite (1.14) [Bke et

Akkrt, 2003; Van Hees et al., 2003]. Le gonflement qui en rsulte provoquera invitablement

le dcollement du nouvel enduit. En effet, le sulfate de chaux (CaSO4) se recompose en

prsence des aluminates de chaux ou des silicates de calcium, prsents dans le ciment en

grande quantit, pour donner deux sels expansifs, qui peuvent absorber une grande quantit

deau [Sabbioni et al., 2001]. Les ractions sont dcrites ci-dessous :

3(CaSO4.2H2O) + 3CaO.Al2O3. 6H2O + 20H2O3CaO.Al2O3.CaSO4.32H2O (1.13)


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CaSO4.2H2O + CaCO3 + CaSiO3.H2O + 12H2O CaSiO3.CaSO4. CaCO3.15H2O (1.14)

1.2.4. Les altrations biologiques

De nombreux organismes vivants peuvent facilement coloniser les pierres en uvre et

aussi tre responsables, en plus de leur caractre inesthtique, de dgradations plus ou moins

importantes [Shirakawa et al., 2003; Dei et Salvadori, 2006]. Les agents daltration

biologiques sont principalement les mousses, les champignons et les lichens, les algues mais

aussi certaines bactries. La biodtrioration est appele aussi salissures vertes. Leurs

manifestations ne sont pas toujours de cette couleur. Elles peuvent prendre diffrentes teintes

selon la nature des micro-organismes qui les composent. Il existe des salissures de couleurs

verte et noire, de la famille des lichens qui se dveloppent lextrieur et tendent leur

croissance sur plusieurs millimtres lintrieur du matriau et le dcomposent sur une

certaine paisseur grce la production dacides organiques. Le dveloppement des

champignons et lichens [Seaward, 1997] peut tre destructeur car il fragilise localement

lenduit de faon mcanique par la croissance de leurs thalles incrusts dans lenduit et de

leurs racines : les rhizines (Fig. 1.10a). Ces derniers peuvent pntrer profondment dans la

pierre. La destruction peut tre dorigine chimique car la pierre est attaque par les rejets de

leurs mtabolismes comme par exemple lacide oxalique qui attaque les carbonates des

mortiers de chaux ou de ciment pour former des oxalates (Fig. 1.10b).

Fig. 1.10a Dveloppement de lichens sur enduit la base du support (Ghar El Melh)


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Fig. 1.10b - Biodtrioration des enduits de terrasse due la prolifration de mousses

(Ghar El Melh)

1.2.5 Pathologies des supports induites par lenduit

Lapplication dun enduit qui entrave les mouvements de la maonnerie ou perturbe son

quilibre hydrique, peut induire des dommages irrversibles qui non seulement dfigurent le

support ou faisant le ventre mais entranent parfois sa ruine. Un enduit plus rigide ouayant une expansion thermique diffrentielle que le support empche les mouvements de ce

dernier et le fragilise. Un mortier de chaux, dont le coefficient de dilatation est de 8 10.10-6

m/mC, sadapte mieux des supports en argile (7 9.10 -6m/mC), en pierre calcaire (7.10-6

m/mC ) ou en brique (5.10-6m/mC); que lenduit en ciment (10 11.10 -6m/mC) [Gruneau

et Diergarten, 1975]. Autre point important : la permeance, cest delle que dpend

lvaporation de lhumidit contenue dans le mur, gage de sa prennit. Les enduits de

ciment, tant peu permables la vapeur, pigent leau, qui dissout le mortier dhourdage,

entranant leffondrement du mur, ou attaquent la pierre du mur causant une alvolisation

(Fig. 1.11). Lexemple du mur de laqueduc de Ghar El Melh en est une parfaite illustration.

Etant restaur avec des couches denduits tanches lair, sa dmolition partielle sest opre

sa partie basse, et ce cause de la dissolution par leau de remonte capillaire du mortier

dhourdage base de chaux (Fig. 1.12).


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Fig. 1.11 - Alvolisation du support en pierre (Ghar El Melh)

Fig. 1.12 - Dissolution de lhourdage et effondrement du support (Ghar El Melh)

1.3 Compositions et mises en uvre des enduits

1.3.1 Finition des enduits

On distingue plusieurs types de finition dont les plus connus sont les finitions jetes,

les finitions serres et les finitions modeles.

1.3.1.1 Les finitions Jetes

Les finitions jetes se prsentent sous les formes suivantes :

- Enduits jets la truelle : La couche de finition est simplement jete la truelle, ce qui

donne un aspect de surface grossier. Suivant la souplesse du mortier, les reliefs sont plus ou

moins vifs et anguleux. Ils sont utiliss pour le traitement de btiments modestes ou des

faades secondaires.

- Enduits jets au balai : La couche de finition est projete laide dun balai (gent, cyprs,

bouleau, buissuivant les rgions) tremp dans un mortier trs souple que lon frappe sur un


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bton ou rciproquement. Comme pour lenduit jet la truelle, les reliefs peuvent tre plus

ou moins affirms, jusqu prendre lapparence dune tyrolienne. Ils sont utiliss pour le

traitement des btiments dhabitation et ddifices majeurs (chteaux).

- Enduits tyroliennes : Le jet est mcanis par lutilisation dune tyrolienne pour projeter

la couche de finition (appareil projeter des gouttelettes). Ils ne sadaptent quaux liants

hydrauliques. Ils sont apparus la fin du 19mesicle sur des supports en pierre et en ciment.

1.3.1.2 Les finitions serres

Les finitions serres sont les plus employs. On distingue:

- Les enduits talochs : la couche de finition est lisse par une taloche de bois qui va permettre

lobtention dune surface lisse. Ils sont utiliss pour le traitement des btiments dhabitation et

ddifices majeurs. Ils sont apparus la fin du 19me, dbut 20mesicle.

- Les enduits lisss la truelle : comme pour lenduit taloch, la surface est lisse, mais cette

fois-ci avec le dos de la truelle. Cette technique permet de faire sortir en surface la laitance du

mortier et dobtenir un aspect plus lisse. Cest le traitement le plus ancien.

- Les enduits talochs regarnis : Sur la couche de finition taloche, une couche de pte de

chaux (lait de chaux color, trs pais) est incorpore et serre la lisseuse. Ils ont t

rarement observs sur les supports de btiments modestes ou des remparts militaires.

1.3.1.3 Les finitions modeles

Les finitions modeles se prsentent sous les formes suivantes :

- Les enduits grss : la couche de finition, lorsque le mortier a fait sa prise, est use laide

dune pierre abrasive. Ils ne sexcutent quavec des liants hydrauliques. Ils ont t

frquemment pratiqus au dbut du 20mesicle.

- Les enduits stuqus : la couche de finition de ces enduits est trs dose en liant et lesagrgats sont trs fins (poudre de marbre). Leffet recherch est une grande finesse de surface,

proche de la brillance dun marbre. Leur utilisation est plus frquente lintrieur, mais

possible lextrieur. Ils couvraient les structures des murs, colonnes, chapiteaux, bases, etc.,

lorsquil ntait pas possible de se servir du marbre pour des raisons conomiques. Il est

appel aussi marmorino [Sbordoni, 1981].


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1.3.2 Application des enduits

Actuellement, les enduits sont appliqus en trois couches manuelles ou en deux

couches par projection mcanique. La premire couche est appele gobetis . Elle a pour

fonction principale laccrochage au support. La deuxime couche, appele corps denduit .Elle assure la planit relative, limpermabilit et lisolation du support. La troisime couche

est essentiellement de finition. Des dlais sparant lapplication des diffrentes couches

doivent tre respects. Elles sont ncessaires pour que le mortier effectue la plus grande partie

de son retrait. Les dlais minimaux recommands par le document technique unifi 26.1

Travaux denduit aux mortiers de liants hydrauliques, chaux ariennes, pltre et chaux

ariennes [CSTB, 2001] sont de 48 heures entre la premire et la deuxime couche, et de 4

7 jours, suivant la nature du liant, entre le corps denduit et la couche de finition.

Les observations faites sur les enduits anciens ont rvl et quils sont en majorit composs

de monocouche et parfois de bicouche. Il est rare de trouver, pour un usage courant, des

enduits de trois couches ou plus. Seul, les enduits dimpermabilisation (enduits de testa) et

les enduits stuqus sont excuts en plus de deux couches. Cest le cas pour laqueduc de

Csare en Palestine, forme de sept couches [Avignon, 2003]. Vitruve conseillait dexcuter

les enduits stuqus en sept couches reparties comme suit : une premire couche rudimentaire,

trois couches de mortier de chaux et de sable, et enfin trois couches de mortier de chaux et de

poudre de marbre [Vitruve, 1847]. Les premires couches taient stries de longues incisions

irrgulires, destines assurer l'adhrence des couches suivantes. Elles taient galement

battues et dresses par des palettes de bois [Euromed Heritage, 2008].

Dans le cadre de chantier de rfection denduit sur des murs anciens, la multiplication des

couches augmente lpaisseur et pose notamment le problme de lamortissement de lenduit

sur les pierres dencadrement.

La mise en uvre des mortiers denduit est ralise selon deux mthodes, soit au

jet directement, soit entre nus et repres . Elle doit tre prcde par une prparation

convenable du support, afin de garantir une meilleure adhrence et un aspect final satisfaisant

[Sbordoni, 1981]. Le support doit tre dbarrass des poussires et des sels ventuels. Ils

doivent tre suffisamment humidifis avant lapplication du gobetis. Parfois plusieurs

humidifications sont prvoir un jour ou quelques jours lavance [Cim, 1993]. Elles ont

pour but dviter que le mur ne pompe de faon excessive leau de lenduit et de compenser

lvaporation de leau de gchage. En effet, un mortier dont leau a t absorbe par le

support ne peut effectuer correctement sa carbonatation.


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1.3.3 Dosages des mortiers denduitsLe dosage adapt doit permettre au liant de combler tous les vides des granulats utiliss

dans la confection du mortier denduit. Il dpend non seulement de la granulomtrie des

diffrents composants, mais galement de la nature du support et de la fonction de lenduit.

1.3.3.1 Dosages traditionnels

Vitruve a suggr quatre formulations possibles pour les mortiers denduit, selon la

disponibilit des matriaux comme le montre le tableau 1.2.

Liant Agrgats Eau (%) Commentaires

1 volume de chaux 3 volumes de sable de carrire 15-20

Prfrable si le sablede fleuve est employ.1 volume de chaux 2 volumes de sable de rivire 15-201 volume de chaux 2 volumes de sable de rivire

+ 1 volume de brique pile.15-20

1 volume de chaux 2 volumes de pouzzolane 15-20 Mortier hydrauliquepour constructionmaritime.

Tab. 1.2 - Compositions des mortiers selon Vitruve [Delatte, 2003]

Quant Pline, il prnait un mlange comportant : quatre volumes de sable de

carrire, pour un volume de chaux ou bien trois volumes de sable de rivire pour un volume

de chaux, auquel il tait possible dincorporer un tiers de tuileaux [Avignon, 2003].

Des analyses ont t ralises sur des mortiers historiques afin de connatre leurs

compositions. Les plus anciennes datent de 1910. Elles ont t effectues par Cavalier et

Barbeau sur des mortiers provenant des fouilles de Dlos [Davidovis, 1995]. Mais, cest grce

aux nouvelles techniques plus performantes, que des tudes plus fiables ont t effectues

rcemment sur des mortiers rcuprs de sites archologiques. Les rsultats de la majorit de

ces analyses ont rvl des rapports beaucoup plus levs de liant/agrgats, que le rapport

souvent mentionn et classique, prescrit par Vitruve, gal 1:3 (Tableau 1.2) [Sanchez-Moral

et al., 2005 ; Callebaut et al., 2000 ; Elsen et al.,2004 ; Alvarez et al.,2000 ; Franzini et

al.,2000 ; Biscontin et al.,2002]. Ces ratios atteignent pour certaines analyses la valeur 1/1.

Ces rapports levs de liant/granulat ont t expliqus par la prsence de morceaux de chaux

et d'autres granulats carbonats. Toutefois, les analyses de Maravelaki-Kalaitzaki et al.

[Maravelaki-Kalaitzaki et al., 2003] effectues sur 28 chantillons de mortiers historiques ont

rvls que les ratios liant/granulat sont proches de 1/3 pour les mortiers base de chaux


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ariennes ou hydrauliques et que ce rapport sapproche de 1/4 pour les mortiers

pouzzolaniques. Ces mortiers ont t prlevs sur diffrents monuments historiques tels que

des monastres, des glises, des fortifications et des rservoirs.

1.3.3.2 Dosages actuels

Les dosages des diffrentes couches adoptes de nos jours, quils sagissent des

enduits pour la restauration ou pour les travaux neufs sont conformes aux prescriptions des

Documents Techniques Unifis DTU , notamment le numro 26.1 [CSTB, 2001]. Lcole

dAvignon [Avignon, 2003] propose des formulations denduit spcialement pour les travaux

de restauration (Tab. 1.3a). Ces formulations tiennent compte des pratiques franaises. Ils

peuvent ne pas tre compatibles avec les spcificits de nos monuments (nature du support,

effets climatiques, etc.). Idem pour les dosages du DTU 26.1 (tab 1.3b).

CL ou DLNHL ouNHL-Z

XHA CNP CPJ ou CEM II/A ou B

Gobetis

Liant pur 5 5 5 55 25 25 25 2

5 1Btard 5 2

Corpsdenduit

Liant pur 5 4 33 2 233 23 2

3 1Btard 3 1

Enduitdefinit

ion Liant pur 3 3

3 13 13 1

2 12 1

Btard

Tab.1.3.a Dosages en sceaux des diffrentes couches denduit de restauration

selon lcole dAvignon [Avignon, 2003]


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Ouvrages Dosage en liant/m3de sable sec (en kg)CAEB Ciment XHA/XHN

1. Mortiers pour enduits trois couches

Sur maonnerie blocs bton, briques- gobetis- corps denduit- finition

-150150

ou 300

500250

150 ou

--

150 ou 1

Sur maonneries anciennes- gobetis- corps denduit

- finition

-150 200

150 250

400 ou150 ou

et 100 ou

-

400150

100 ou

-

1

Sur pisHumecter le support avec un lait de chaux (1 sacde 25 kg de CAEB pour 100 l deau) :- corps denduit- finition

100125 -

-200125

Mortiers pour enduits : pltre et chaux200 - - P

Tab.1.3b - Dosages des diffrentes couches denduit selon DTU 26.1


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44

CAEB : Chaux arienne teinte en poudre.

CL : Chaux arienne calcique en poudre.

C.D : Chaux arienne dolomitique en poudre.

XHN : Chaux hydraulique naturelle. XHA : Chaux hydraulique artificielle

CNP : Ciment naturel prompt.

CPJ et CEM : Ciments portlands composs.

1.4 La restauration des enduits

1.4.1 Dfinition de la restauration

La restauration est dfinie par le dictionnaire de larchitecture et de lurbanisme

comme tant laction entreprise pour rendre une uvre dart dtriore ou endommage,

comprhensible avec un minimum de perte dintgrit esthtique et historique .

La restauration architecturale a connu diffrentes dfinitions et conceptions selon le

niveau dattrait quon rservait aux monuments historiques. Le fait de rserver des traitements

de restauration certaines ralisations humaines que lon estime de nature devoir durer pour

les gnrations futures, est chose trs ancienne. Berducou [Berducou, 1990] fait rfrence

un texte concernant Nabonide, roi de Babylone au 6me sicle av. J.C., qui rechercha quasi

archologiquement et reconstruisit lantique le temple de lEbabbar, fond par un des ses

prdcesseurs, le roi Hammurabi, deux sicles plus tt. Ce nest quau dbut du 20me sicle

que la restauration scientifique a t dfinie [Giovannoni, 1945]. A partir de cette poque, une

srie de chartes internationales ont conduit des dfinitions normalises et la

rglementation du travail de restauration tel quon conoit actuellement. La premire est la

Charte dAthnes pour la restauration des monuments historiques adopte lors du premier

congrs international des architectes et techniciens des monuments historiques en 1931

[ICOMOS , 2008]. Cette charte recommande que les projets de restauration doivent tre

soumis une critique claire pour viter les erreurs entranant la perte du caractre et des

valeurs historiques des monuments. La Charte souligne aussi limportance dune

collaboration troite entre archologues et architectes. Sept rsolutions furent prsentes lors

de ce congrs dAthnes et appeles Carta del Restauro . La cinquime rsolution autorisait

lutilisation des techniques et matriaux modernes pour les travaux de restauration. Elles

approuvent spcialement l'emploi judicieux du ciment arm. Toutefois, elles spcifient que

ces moyens confortatifs modernes doivent tre dissimuls sauf impossibilit, comme cest le

cas pour lenduit. La raison est de ne pas altrer l'aspect et le caractre de l'difice restaurer.


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45

Ds lors, le ciment portland a t introduit massivement dans la conservation des monuments

historiques causant des dgradations importantes. En effet, les dommages provoqus par les

nouveaux matriaux sont plus srieux que les avantages qu'ils apportent.

En 1964, se runit Venise le 2meCongrs international des architectes et techniciens

des monuments historiques, dans le but de rexaminer les principes de la Charte dAthnes.

La charte de Venise largit la notion de monument historique au site urbain ou rural qui

porte tmoignage dune civilisation particulire, dune volution significative ou dun

vnement historique . Elle insiste sur la valeur la fois historique et artistique dun

monument. Quant la restauration elle affirme que la restauration a pour but de conserver et

de rvler les valeurs esthtiques et historiques du monument et se fonde sur le respect de la

substance ancienne et des documents authentiques [ICOMOS, 1964]. En somme, elle insistesur deux principes : lauthenticit et la rversibilit.

La dernire charte en date est cellede Cracoviede 2000 [ICOMOS, 2000]. Cette charte

reprend, en les approfondissant parfois, un certain nombre de points dj mentionns dans les

chartes antrieures. Mais elle a su

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