Matériaux de maçonnerie, mortiers et coulis

Introduction

Ce chapitre couvre l'ensemble des matériaux utilisés en maçonnerie, leurs propriétés, leurs classifications et leurs applications selon les normes canadiennes. La sélection et la préparation des mortiers et coulis sont des compétences essentielles pour le bricklayer. Une erreur dans le choix du type de mortier ou dans le calcul des proportions peut entraîner des fissures, des infiltrations d'eau et des défaillances structurelles. Ce chapitre vous prépare à maîtriser ces aspects pour l'examen Sceau Rouge.

Les unités de maçonnerie : classification et propriétés

Les briques d'argile cuite

Les briques d'argile cuite sont classées selon leur procédé de fabrication et leur degré de résistance. Le degré de cuisson détermine la porosité et la résistance à l'absorption d'eau.

Type de brique	Absorption d'eau max (%)	Résistance à la compression (MPa)	Usage typique
Grade SW (Severe Weathering)	17 %	≥ 20,7 MPa	Exposition sévère, contact avec le sol
Grade MW (Moderate Weathering)	22 %	≥ 17,2 MPa	Exposition modérée
Grade NW (No Weathering)	25 %	≥ 10,3 MPa	Intérieur uniquement

Classification par type :

Type I : brique d'argile cuite à usage général, tolérance dimensionnelle de ± 3 mm.

Type II : brique d'argile cuite de précision, tolérance dimensionnelle de ± 1,6 mm.

Type III : brique d'argile cuite de parement, sélectionnée pour son apparence.

Les blocs de béton (unités de maçonnerie en béton)

Les blocs de béton sont classés selon leur densité et leur résistance. La norme CSA A165 (Normes sur les unités de maçonnerie en béton) définit les exigences.

Type de bloc	Densité (kg/m³)	Résistance minimale (MPa)	Application
Bloc léger	< 1 680 kg/m³	7,5 MPa	Murs non porteurs, isolation
Bloc moyen	1 680 – 2 000 kg/m³	10 MPa	Murs porteurs
Bloc lourd	> 2 000 kg/m³	15 MPa	Murs porteurs, fondations

Dimensions nominales standard : 200 × 200 × 400 mm (largeur × hauteur × longueur). La dimension réelle est de 190 × 190 × 390 mm, la différence de 10 mm étant occupée par le mortier.

Les pierres naturelles

La pierre naturelle est classée en trois catégories selon son origine géologique :

Roche ignée (granit, basalte) : très résistante, faible absorption, utilisée pour les fondations et les parements.

Roche sédimentaire (calcaire, grès) : plus tendre, plus poreuse, utilisée pour les parements intérieurs.

Roche métamorphique (marbre, ardoise) : résistante et esthétique, utilisée pour les finitions.

Propriétés clés à connaître :

La densité de la pierre influence sa résistance au gel-dégel.

L'absorption d'eau doit être inférieure à 7,5 % pour une exposition extérieure sévère.

La résistance au gel est déterminée par le nombre de cycles de gel-dégel que la pierre peut supporter sans se détériorer (minimum 100 cycles selon la norme CSA A82).

Les unités de maçonnerie en argile réfractaire

Utilisées pour les cheminées, les fours et les zones à haute température. Elles doivent résister à des températures de 1 000 °C à 1 650 °C. Le mortier réfractaire est formulé avec de l'argile réfractaire et de la chamotte (argile cuite broyée).

Les mortiers : composition et classification

Définition et fonctions du mortier

Le mortier est un mélange de liant (ciment, chaux ou une combinaison), de sable, d'eau et parfois d'adjuvants. Ses fonctions principales :

31.Lier les unités de maçonnerie entre elles.

32.Répartir uniformément les charges.

33.Compenser les variations dimensionnelles des unités.

34.Assurer l'étanchéité à l'air et à l'eau.

35.Permettre l'adhérence entre les unités.

Types de mortier selon la norme CSA A179

La norme CSA A179 (Mortier et coulis pour unités de maçonnerie) définit quatre types de mortier, classés par résistance décroissante :

Type	Proportion ciment Portland : chaux : sable	Résistance à la compression à 28 jours (MPa)	Usage recommandé
Type S	1 : 0,5 : 4,5	≥ 12,4 MPa	Maçonnerie armée, zones sismiques, murs porteurs
Type N	1 : 1 : 6	≥ 7,6 MPa	Murs extérieurs au-dessus du niveau du sol
Type O	1 : 2 : 9	≥ 3,4 MPa	Murs intérieurs non porteurs
Type M	1 : 0,25 : 3,5	≥ 17,2 MPa	Ouvrages en contact avec le sol, fortes charges

Règle mnémonique : « Solide, Normal, Ordinaire, Massif » — du plus résistant au plus faible pour l'usage courant, mais M est le plus résistant en compression.

Le rôle de la chaux dans le mortier

La chaux (hydroxyde de calcium) améliore :

La plasticité et la maniabilité du mortier.

La rétention d'eau (empêche le mortier de sécher trop rapidement).

La capacité d'auto-cicatrisation (les microfissures se referment avec le temps).

La flexibilité (permet de légers mouvements sans fissuration).

La chaux hydratée est classée selon la norme CSA A82.27 en deux types :

Type N (chaux hydratée normale) : usage général.

Type S (chaux hydratée spéciale) : plasticité supérieure, recommandée pour les mortiers.

Le sable à maçonnerie

Le sable doit être propre, bien gradué et exempt de matières organiques. La granulométrie est contrôlée selon la norme CSA A179.

Exigences granulométriques du sable :

Tamis (mm)	% passant (minimum – maximum)
4,75 mm	95 – 100 %
2,36 mm	80 – 100 %
1,18 mm	50 – 90 %
0,600 mm	25 – 65 %
0,300 mm	10 – 35 %
0,150 mm	0 – 10 %

Teneur en matières organiques : le sable ne doit pas contenir plus de 0,5 % de matières organiques. Un test simple : remplir un bocal de sable et d'eau, agiter et laisser reposer 24 heures. Si l'eau devient brun foncé, le sable est contaminé.

L'eau de gâchage

L'eau doit être potable, propre et exempte d'huiles, d'acides, d'alcalis ou de matières organiques. L'eau non potable peut être utilisée si elle respecte les exigences de la norme CSA A3001 (test de résistance comparative).

Les adjuvants

Les adjuvants sont des produits ajoutés en petite quantité (moins de 5 % du poids du ciment) pour modifier les propriétés du mortier :

Adjuvant	Effet recherché
Entraîneur d'air	Améliore la résistance au gel-dégel
Accélérateur	Augmente la vitesse de prise par temps froid
Retardateur	Ralentit la prise par temps chaud
Plastifiant	Améliore la maniabilité sans ajout d'eau
Hydrofuge	Réduit l'absorption d'eau du mortier durci

Attention : les adjuvants liquides « tout-en-un » qui remplacent la chaux ne sont pas recommandés. Ils ne reproduisent pas les propriétés de rétention d'eau et de flexibilité de la chaux.

Les coulis de maçonnerie

Définition et fonctions

Le coulis est un mélange fluide de ciment, de chaux, de sable et d'eau, coulé dans les cavités des unités de maçonnerie pour :

Remplir les vides des murs creux.

Enrober les barres d'armature.

Assurer la liaison monolithique entre les éléments.

Transmettre les charges verticales.

Types de coulis selon la norme CSA A179

Type	Proportion ciment : chaux : sable	Usage
Coulis fin	1 : 0,1 : 2,25 à 3	Cavités de 25 à 75 mm de largeur
Coulis grossier	1 : 0,1 : 2,25 à 3 (sable plus grossier)	Cavités de 75 mm et plus

Exigences de consistance :

Coulis fluide : affaissement de 200 à 250 mm au cône d'Abrams (utilisé pour les cavités étroites).

Coulis plastique : affaissement de 150 à 200 mm (utilisé pour les grandes cavités).

Coulis de niveau variable (grout lift)

Le coulis de niveau variable est une technique où le coulis est coulé en une seule opération sur une hauteur ne dépassant pas 3 mètres. Au-delà de cette hauteur, le coulis doit être coulé par étapes de 1,2 à 1,5 mètre maximum pour éviter la ségrégation.

Règles de coulage :

La hauteur maximale de coulage en une seule fois : 3 m.

Le coulis doit être consolidé par vibration ou par tassement (piquage) pour éliminer les vides.

La température du coulis au moment du coulage : entre 10 °C et 35 °C.

Calculs de proportions et de volumes

Calcul du volume de mortier

Le volume de mortier nécessaire pour un mur est approximativement égal à 25 à 30 % du volume total du mur (y compris les unités).

Formule pratique :

Volume de mortier = Volume total du mur × 0,28

Exemple : Mur de 10 m de longueur, 3 m de hauteur, 200 mm d'épaisseur.

Volume total = 10 × 3 × 0,2 = 6 m³

Volume de mortier = 6 × 0,28 = 1,68 m³

Calcul des matériaux pour un mortier Type N

Pour 1 m³ de mortier Type N (proportion 1 : 1 : 6) :

Matériau	Volume (m³)	Masse approximative (kg)
Ciment Portland	0,125 m³	150 kg (≈ 3 sacs de 50 kg)
Chaux hydratée	0,125 m³	75 kg (≈ 1,5 sacs de 50 kg)
Sable	0,750 m³	1 200 kg
Eau	0,250 m³	250 L

Règle pratique : un sac de ciment de 50 kg produit environ 0,04 m³ de mortier fini (avec les proportions Type N).

Calcul du volume de coulis

Le volume de coulis pour un mur creux est calculé en fonction du volume de la cavité :

Volume de coulis = Volume de la cavité × 0,95 (facteur de remplissage)

Exemple : Mur de 10 m × 3 m avec une cavité de 100 mm.

Volume de cavité = 10 × 3 × 0,1 = 3 m³

Volume de coulis = 3 × 0,95 = 2,85 m³

Préparation et mise en œuvre

Gâchage du mortier

Méthode manuelle (au sol) :

99.Mesurer les volumes de sable, de ciment et de chaux avec des contenants calibrés (pas à la pelle).

100.Mélanger à sec jusqu'à obtention d'une couleur uniforme.

101.Former un cratère au centre et ajouter environ 80 % de l'eau.

102.Mélanger en ramenant les bords vers le centre.

103.Ajouter le reste de l'eau progressivement jusqu'à la consistance désirée.

Méthode mécanique (bétonnière) :

105.Ajouter environ 50 % de l'eau dans la bétonnière.

106.Ajouter la moitié du sable.

107.Ajouter le ciment et la chaux.

108.Ajouter le reste du sable.

109.Ajouter le reste de l'eau progressivement.

110.Mélanger pendant 3 à 5 minutes.

Consistance du mortier :

Mortier plastique : glisse facilement de la truelle mais conserve sa forme. C'est la consistance idéale pour la plupart des travaux.

Mortier mou : s'affaisse légèrement, utilisé pour les blocs de béton très absorbants.

Mortier sec : utilisé pour le jointoiement en finition.

Temps de prise et durée d'utilisation

Température ambiante	Durée d'utilisation maximale
> 30 °C	1,5 heure
20 – 30 °C	2 heures
10 – 20 °C	2,5 heures
< 10 °C	3 heures

Règle d'or : tout mortier qui commence à prendre doit être jeté. Ne jamais réhydrater un mortier partiellement pris.

Travaux par temps froid et par temps chaud

Par temps froid (température < 5 °C) :

Chauffer le sable et l'eau à une température maximale de 70 °C (ne jamais chauffer le ciment).

La température du mortier frais doit être d'au moins 5 °C.

Protéger la maçonnerie fraîche avec des bâches isolantes.

Ne pas utiliser de sels de déglaçage dans l'eau de gâchage.

Par temps chaud (température > 30 °C) :

Utiliser de l'eau froide (10 – 15 °C).

Mouiller les unités de maçonnerie très absorbantes avant la pose.

Réduire la quantité de mortier préparé à la fois.

Protéger le mortier frais du soleil direct.

Contrôle de la qualité et essais

Essais sur le mortier frais

Essai	Méthode	Valeur acceptable
Affaissement (cône d'Abrams)	ASTM C143	100 – 150 mm pour mortier
Rétention d'eau	ASTM C1506	≥ 70 %
Teneur en air	ASTM C231	10 – 18 % pour mortier
Température	Thermomètre	5 – 35 °C

Essais sur le mortier durci

Résistance à la compression : essai sur cubes de 50 mm, testés à 7 et 28 jours.

Résistance à l'adhérence : essai de traction directe sur des prismes de maçonnerie.

Absorption d'eau : mesure de la porosité du mortier durci.

Prélèvement d'échantillons

Les échantillons de mortier doivent être prélevés au point d'utilisation (pas dans la bétonnière). Préparer au moins 3 cubes de 50 mm par échantillon. Conserver les cubes dans des conditions standard (23 °C ± 2 °C, humidité relative > 95 %) pendant 28 jours.

Normes canadiennes applicables

Norme	Titre	Application
CSA A179	Mortier et coulis pour unités de maçonnerie	Classification et exigences des mortiers
CSA A165	Normes sur les unités de maçonnerie en béton	Exigences des blocs de béton
CSA A82	Briques d'argile cuite	Classification et exigences des briques
CSA A82.27	Chaux hydratée pour mortier	Exigences de la chaux
CSA A3001	Matériaux cimentaires	Exigences du ciment Portland
CSA S304	Calcul des ouvrages en maçonnerie	Conception et calcul des murs
CNB (Code national du bâtiment)	Chapitre 1, Division B, Section 4.3	Exigences de durabilité des matériaux
CNB	Chapitre 1, Division B, Section 9.20	Maçonnerie des petits bâtiments

Pièges à éviter

141.Confondre les types de mortier : le Type S est le plus résistant pour les applications courantes, pas le Type M. Le Type M est réservé aux ouvrages en contact avec le sol.

142.Utiliser des proportions en volume au lieu de la masse : les proportions de mortier sont toujours en volume. Un sac de ciment de 50 kg ne correspond pas à un volume de 50 L.

143.Négliger la température de l'eau de gâchage : une eau trop chaude (> 70 °C) accélère la prise et réduit la résistance finale.

144.Réhydrater un mortier partiellement pris : c'est une erreur grave qui réduit la résistance de 50 % ou plus.

145.Confondre coulis et mortier : le coulis est plus fluide, contient plus d'eau et est coulé (pas étalé à la truelle).

146.Ignorer la rétention d'eau : un mortier avec une mauvaise rétention d'eau se dessèche trop rapidement sur des blocs absorbants, causant une mauvaise adhérence.

147.Utiliser du sable de mer ou du sable contaminé : le sel et les matières organiques provoquent des efflorescences et réduisent l'adhérence.

148.Oublier le facteur de remplissage du coulis : le volume de coulis n'est jamais égal au volume de la cavité (facteur 0,95).

149.Ne pas protéger la maçonnerie par temps froid : le mortier doit rester au-dessus de 5 °C pendant les 48 premières heures.

150.Confondre les grades de briques : le Grade SW est pour les expositions sévères, pas le Grade NW.

Résumé

Les unités de maçonnerie sont classées par matériau (argile, béton, pierre), par grade (SW, MW, NW) et par type (I, II, III).

Les mortiers sont classés en quatre types (M, S, N, O) selon la norme CSA A179, avec des proportions volumétriques précises.

La chaux améliore la plasticité, la rétention d'eau et la flexibilité du mortier.

Le sable doit être propre, bien gradué et conforme aux exigences granulométriques de la CSA A179.

Les coulis sont des mélanges fluides coulés dans les cavités, classés en fin ou grossier selon la largeur de la cavité.

Le volume de mortier représente environ 28 % du volume total du mur.

La durée d'utilisation du mortier varie de 1,5 à 3 heures selon la température.

Les normes clés : CSA A179 (mortier et coulis), CSA A165 (blocs), CSA A82 (briques), CSA S304 (calcul), CNB Section 4.3 et 9.20.

Le contrôle de la qualité comprend des essais sur mortier frais (affaissement, rétention d'eau, teneur en air) et sur mortier durci (compression, adhérence).

Les conditions climatiques extrêmes (froid et chaud) exigent des précautions particulières pour la préparation et la mise en œuvre.

Points de révision prioritaires pour l'examen :

163.Proportions exactes des quatre types de mortier (M, S, N, O).

164.Résistances minimales à la compression à 28 jours.

165.Exigences granulométriques du sable.

166.Hauteur maximale de coulage du coulis (3 m).

167.Températures limites pour le gâchage et la mise en œuvre.

168.Durées d'utilisation selon la température.

169.Facteur de volume du mortier (28 %) et du coulis (95 %).

170.Classification des briques (grades et types) et des blocs (densité et résistance).

Matériaux de maçonnerie, mortiers et coulis