CHAPITRE II «MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION EN PIERRES NATURELLES»

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1 UNIVERSITE FERHAT ABBAS FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL CHAPITRE II «MATÉRIAUX DE CONSTRUCTION EN PIERRES NATURELLES» Sétif, Avril 211

2 1. Introduction Dans la catégorie des produits de construction traditionnels se rangent les matériaux nobles qui sont la pierre et la brique pleine, dite : mur pour les maçonneries porteuses. Symbole patrimonial et de robustesse, la pierre possède un cachet indiscutable. Mais elle est pénalisée par des coûts d exploitation et de mise en œuvre dissuasifs. Pour autant, elle n a pas dit son dernier mot et reste un matériau de structure digne d intérêt. Les blocs se vendent à la tonne, calibrés ou bruts, en divers formats pouvant atteindre à la demande des dimensions conséquentes. Les pierres sont appareillées sous forme de mœllons ou de blocs taillés de manière plus ou moins fine et régulière, suivant les impératifs de la construction.

3 Une bonne pierre à bâtir se caractérise par sa résistance à la compression, à l usure et aux intempéries. Elle est homogène et adhère bien au mortier. Selon la qualité (ferme, demi-ferme ou tendre), sa densité varie de 1600 à 2600 kg/m3. Sa forte inertie en fait un excellent régulateur de la température ambiante, (été / hiver). Par contre, son coefficient de conductivité thermique n est vraiment pas bon.

4 2. Origine et classification des roches L écorce terrestre est composée de masses minérales de composition plus ou moins uniforme dite : Roche. Cette dernière est constituée soit d un seul minéral (monominérale, tel que: Quartz, le gypse), soit de plusieurs minéraux (polyminérale, tel que : le granit, le basalte, les porphyres). Conformément à la classification génétique les roches naturelles sont divisées en trois groupes 2.1. Les roches éruptives : Roches formées à partir de magma fondu et durci durant sont refroidissement ; Parmi ces roches on distingue: a) Le granit : Roches abyssale la plus répandue, est composée principalement de quartz, feldspath et de mica. La couleur du granit dépend du taux de feldspath et de la présence de minéraux de teinte foncée (ferromagnésiens) qui remplace parfois le mica. Sa masse volumique est 2600 kg/m3, sa résistance à la compression, de 100 à 300 MPa et à la traction, de 1/40 à 1/60 de celle à la compression

5 b) Le syénite : composées de feldspath (orthoclase) et d un minéral de couleur foncée. Leur structure est semblable à celle du granit. La densité est de 2700 à 2900, la masse volumique, de 2400 à2900 kg/rn3, la résistance à la compression, de 150 à 200 MPa. Leur dureté est inférieure à celle du granit

6 c) Les diorites : roches à composition minéralogique de plagioclase, de hornblende et plus rarement de biotite et d augite. Leur couleur est vert foncé allant jusqu au vert noir. La masse volumique est de 2700 à 2900 kg/rn3, la résistance à la compression, de 180 à 200 MPa. Les diorites se prêtent mal au façonnage, résistent bien à l usure par abrasion, se polissent facilement et sont stables àl altération. On les utilise pour la construction des routes et comme plaques de revêtement. La diorite

7 d) Le gabbro : est une roche cristalline composée principalement de plagioclases et de minéraux de couleur foncée (pyroxènes sous forme d augites). Les biotites et les hornblendes font rarement partie du gabbro. Sa couleur peut varier du gris et du vert jusqu au noir La masse volumique du gabbro est proche de la densite et est égale à kg/m3 (ce qui est le signe d une très grande densité); la résistance à la compression est de 100 à 350 MPa. Le gabbro résiste bien à l altération, se prête mal au façonnage, mais, par contre, donne un poli brillant et durable. On l utilise pour des ouvrages hydrauliques et autres installations Le gabbro

8 e) Le basalte : par sa composition chimique et minéralogique constitue également un analogue du gabbro. Il est de couleur sombre et a une structure cryptocristalline avec une certaine quantité de verre volcanique; il se compose de plagioclase et d augite. La densité et la masse volumique du basalte sont de l ordre de 2700 à 3300 kg/rn3, la résistance à la compression est de 100 à 150 MPa. La grande dureté et la solidité des basaltes permettent de les utiliser comme revêtement des routes. Ils servent aussi de matière première pour la fabrication de la coulée pierreuse.

9 f) tufs volcanique : Au cours d une éruption volcanique les cendres et les sables en se mêlant à la lave liquide ont formé une lave de tuf cimentée. Par suite d un refroidissement rapide la structure des tufs est vitreuse. La masse volumique tufs de 1250 à 1350 kg/rn3, leur porosité de 40 à 70 %, la résistance à la compression de 8 à 19 MPa, le coefficient de conductibilité thermique de 0,21 à 0,33 W/m C. La couleur en est violet rosâtre

10 Le diabase Le porphyre de quartz

11 2.2. les roches sédimentaires : se sont formé précipitation des matières d un milieu. La précipitation avait lieu par périodes sous forme de couches séparées. Selon les caractéristiques de leurs formations on distingue : - Les sédiments chimiques : C est les roches formées au cours de la précipitation des matières minérales en solution dans l eau et qui ont été ensuite tassées et cimentées ; telles sont, par exemple, le gypse, l anhydrite, les tufs calcaires. -Les sédiments organogènes : se sont formées des restes de certaines plantes aquatiques et d organismes vivants qui ont été par la suite tassées et cimentées. La majorité des calcaires, la craie et les diatomites se rapportent aux roches organogène. -Les sédiments mécaniques : (roches détritique) se sont formés par suite du dépôt ou de l accumulation des produits meubles de la désagrégation physique ou chimique des roches. Ensuite une partie d entre eux à été cimentée par la matière argileuse, des composés ferreux, des carbonates ou d autres ciments, formant ainsi des roches sédimentaires, exemples : conglomérats, brèches.

12 a) Le gypse : est une roche formée du minéral portant le même nom. Il est utilisé pour la production du liant aérien appelé plâtre, ainsi que pour revêtir les intérieurs des bâtiments. b) L anhydrite : L anhydrite est formée du minéral du même nom, anhydrite CaSO4. Elle est employée en qualité de revêtement ou comme matière première pour la fabrication des ciments d anhydrite

13 c) Le magnésite : est formée elle aussi du minéral de même nom magnésite MgCO3. Elle contient parfois des impuretés de carbonate ferreux et de carbonate de calcium. La dureté de la magnésite est de 3,5 à 4, elle est colorée en blanc et en jaune, allant jusqu au brun. Elle sert de matière première pour la fabrication d un liant aérien appelé magnésite caustique et de matériaux réfrac taire d) La dolomite : elle contient essentiellement le minéral dolomite CaCO3.MgCO3 et des impuretés argileuses, ferreuses, siliceuses. Elle est de couleur grise, jaunâtre ou brune et de structure granulaire. Les propriétés des dolomites sont voisines à celles des calcaires compacts. On les utilise pour la production de pierres concassées, de plaques de revêtement, de matériaux réfractaires et des Liants

14 e) Les calcaires : s est formé dans les bassins d eau de résidus organiques et fossiles; Les accumulations meubles ont été cimentées par des carbonates de calcium. Le calcaire est principalement composé de calcite CaCO3 avec des additions d argiles, de dolomite, de quartz, Sa masse volumique est de 1700 à 2600 kg/rn3, sa résistance à la compression de 10 à 100 MPa. Il est de couleur blanche, jaunâtre ou brune. On l emploie pour la production de pierres concassées, de plaques de revêtement et d éléments d architecture ou pour la fabrication de chaux et de ciment portland

15 f) La craie : est une roche terreuse, composée presque entièrement du carbonate de calcium et quelquefois de matières argileuses et les grains de quartz. La craie est un matériau à haut degré de dispersion. Elle est de couleur blanche et on l emploie comme pigment blanc; elle est aussi utilisée pour la production des mastics, de ciment portland et des verres.

16 g) Les grès : Les grès sont des roches composées de grains de quartz cimentées par une matière argileuse, siliceuse, calcaires. Sa résistance dépond de la nature du ciment et des dimensions et de la forme des grains. Les grès siliceux les plus résistants se caractérisent par une résistance à la compression de 200 MPa et plus. Il sont utilisés comme pierres concassées pour bétons, comme revêtement des appuis de ponts et des édifices, comme revêtement des routes, vu leur résistance au gel et à l abrasion On site aussi parmi les sédiments mécaniques: les sables et les graviers Grès rose

17 2.3. Les roches métamorphiques : se sont formées par transformation plus au moins profondes des roches éruptives ou sédimentaires sous l influence de hautes températures et pressions et, parfois, de réactions chimiques. Dans ces conditions une recristallisation des minéraux peut avoir lieu sont qu ils soient fondus ; les roches ainsi obtenues sont en général plus compactes que les roches sédimentaire d origine. Dans la plus part des cas les roches métamorphique se distingues par une structures qui rappelles celle des schistes :

18 a) Les schistes argileux : Ils sont composés d argiles schisteuses fortement comprimées. Leur couleur est gris foncé, quelquefois noire. Ils se fendillent facilement en un certain nombre de plaques minces, ils ont une grande longévité et résistent bien aux agents atmosphériques, ce qui permet de les utiliser comme des matériaux de couverture.

19 b) Les marbres : C est des roches cristallines formées de calcaires ou dolomite. Leurs cristaux sont soudés ensemble sans ciment. La résistance des marbres atteint 300 MPa. Leur dureté est faible, de 3,0 à 3,5 et ils se prêtent facilement au sciage et au polissages On les emploie pour le revêtement des intérieurs, car à l extérieur le polissage s altère rapidement, vu la faible stabilité chimique des marbres

20 c ) Le Quartzite : est une variété métamorphique de grès siliceux dont les grains de quartz sont soudés et recristallisés de manière à ce que le ciment soit indiscernable. Leur résistance atteint 400 MPa. Il sont utilisés comme revêtement des édifices et appuis de ponts, ainsi que pour la production des articles réfractaires.

21 3.1. Murs porteurs et fondation : 3. Exploitation et utilisation des pierres naturelles dans le secteur du génie civil

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23 3.2. Elément d architecture et de parement :

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25 3.3. Eléments secondaires : fenêtres, cheminés, etc

26 Cheminée intérieure Cuve en granite

27 3.4. Revêtements de sol et talus : Pavage

28

29 3.5. Murs de soutènement :

30 3.6. marches et contres marches en pierre :

31 3.7. Travaux de protection en pierre :

32 3.8. Revêtement de sol intérieur : Carrelage en granito