Maçonnerie en pierre et maçonnerie architecturale
Introduction au module
Ce chapitre couvre deux domaines complémentaires du métier de briqueteur : la maçonnerie en pierre (naturelle ou reconstituée) et la maçonnerie architecturale (éléments spécialisés en terre cuite, béton préfabriqué ou pierre taillée). Pour l’examen Sceau rouge, vous devez maîtriser les distinctions entre ces matériaux, leurs méthodes de pose, les exigences structurelles et les normes canadiennes applicables. Ce chapitre est conçu pour vous préparer aux questions à choix multiples qui portent sur l’identification des matériaux, les calculs de dosage, les tolérances dimensionnelles et les techniques de mise en œuvre.
1. Définitions et classification des matériaux
1.1 Pierre naturelle
La pierre naturelle est extraite de carrières et utilisée sous différentes formes. Pour l’examen, retenez la classification suivante :
| Type | Origine | Caractéristiques | Usage typique |
|---|
| **Granit** | Roche ignée | Très dense, résistance à la compression ≥ 100 MPa | Soubassements, marches, murs porteurs |
| **Calcaire** | Roche sédimentaire | Tendre à mi-dure, résistance 20–80 MPa | Façades, parements, ornements |
| **Grès** | Roche sédimentaire | Grain moyen, résistance 30–90 MPa | Murs extérieurs, dalles |
| **Marbre** | Roche métamorphique | Polissable, résistance 50–100 MPa | Intérieurs, revêtements décoratifs |
| **Ardoise** | Roche métamorphique | Clivable en feuilles minces | Toitures, dallages |
Propriétés clés à connaître :
Porosité : le calcaire absorbe plus d’eau que le granit. Un coefficient d’absorption > 5 % exige un traitement hydrofuge.
Gel-dégel : la pierre doit résister à au moins 100 cycles de gel-dégel selon la norme CSA A179 (Pierre naturelle).
Dureté : mesurée par l’échelle de Mohs. Le granit = 6–7 ; le calcaire = 3–4.
1.2 Pierre reconstituée (béton architectural)
La pierre reconstituée est un mélange de ciment Portland, de granulats fins, de pigments et d’adjuvants. Elle est moulée pour imiter la pierre naturelle. Exigences selon la norme CSA A231.1 (Béton préfabriqué architectural) :
Résistance minimale à la compression : 20 MPa à 28 jours.
Absorption d’eau maximale : 8 %.
Tolérance dimensionnelle : ± 3 mm sur les longueurs.
1.3 Maçonnerie architecturale
Ce terme regroupe les éléments non standardisés utilisés pour des effets esthétiques ou fonctionnels :
Briques de terre cuite architecturale (format spécial, couleurs, textures).
Blocs de béton architecturaux (finition éclatée, bouchardée, sablée).
Éléments préfabriqués en pierre (linteaux, corniches, appuis, colonnes).
La norme CSA A82 (Briques de terre cuite) et CSA A165 (Blocs de béton) définissent les exigences de fabrication. Pour l’examen, retenez que les briques architecturales doivent avoir une résistance à la compression d’au moins 20 MPa et une absorption d’eau ≤ 17 % pour les grades sévères.
2. Principes de conception et de pose
2.1 Appareillage et joints
L’appareillage est la disposition des pierres dans le mur. Les principaux types :
| Appareil | Description | Utilisation |
|---|
| **Appareil en panneresse** | Toutes les pierres posées en longueur | Murs de parement |
| **Appareil en boutisse** | Pierres posées en profondeur | Murs porteurs épais |
| **Appareil mixte** | Alternance panneresses/boutisses | Murs de grande hauteur |
| **Appareil cyclopéen** | Pierres irrégulières, grands formats | Murs de soutènement |
Règle des joints : l’épaisseur du joint doit être comprise entre 6 mm et 20 mm pour la pierre naturelle. Pour la pierre reconstituée, l’épaisseur standard est 10 mm. Les joints doivent être décalés d’au moins 60 mm entre les lits successifs (chevauchement minimal).
2.2 Ancrage et fixation
La pierre naturelle en parement doit être fixée au mur porteur à l’aide de :
Agrafes métalliques en acier inoxydable (type 304 ou 316) ou en bronze. Espacement maximal : 600 mm horizontalement et 400 mm verticalement.
Équerres de support pour les pierres de grande dimension (≥ 600 mm de hauteur).
Chevilles à expansion pour les fixations ponctuelles.
Calcul de charge : pour un mur de parement en pierre de 100 mm d’épaisseur, le poids propre est d’environ 2,6 kN/m² (granit) ou 2,2 kN/m² (calcaire). Les ancrages doivent résister à une charge de traction de 1,5 kN par agrafe selon le Code national du bâtiment du Canada (CNBC) , article 4.3.5.
2.3 Dilatation thermique et joints de mouvement
La pierre et la maçonnerie architecturale se dilatent avec la température. Le coefficient de dilatation thermique (α) :
Granit : α = 8 × 10⁻⁶ /°C
Calcaire : α = 6 × 10⁻⁶ /°C
Béton préfabriqué : α = 10 × 10⁻⁶ /°C
Calcul de dilatation : ΔL = α × L × ΔT
Exemple : un mur en granit de 10 m subit une variation de température de 40 °C.
ΔL = 8 × 10⁻⁶ × 10 000 mm × 40 = 3,2 mm.
Les joints de mouvement doivent être prévus tous les :
6 m pour la pierre naturelle.
4 m pour la pierre reconstituée.
3 m pour les éléments en terre cuite architecturale.
Ces joints doivent être comblés avec un mastic élastomère (polyuréthane ou silicone) et un fond de joint en polyéthylène.
3. Mortiers et coulis
3.1 Types de mortiers selon la norme CSA A179
La norme CSA A179 (Mortier et coulis pour la maçonnerie) définit quatre types de mortier :
| Type | Proportion (ciment : chaux : sable) | Résistance à 28 jours (MPa) | Usage |
|---|
| **S** | 1 : 0,5 : 4,5 | ≥ 17,2 | Zones sismiques, murs porteurs |
| **N** | 1 : 1 : 6 | ≥ 12,4 | Murs extérieurs au-dessus du sol |
| **M** | 1 : 0,25 : 3,5 | ≥ 24,1 | Structures enterrées, charges lourdes |
| **O** | 1 : 2 : 9 | ≥ 7,6 | Intérieurs non porteurs |
Règle d’or : pour la pierre naturelle, utilisez un mortier plus tendre que la pierre. Un mortier trop dur (type M) avec un calcaire tendre provoque des fissures par retrait différentiel. Le type N est le plus polyvalent pour la pierre.
3.2 Coulis de remplissage
Le coulis est utilisé pour remplir les cavités des murs de pierre ou les cellules des blocs architecturaux. Exigences :
Affaissement (slump) : 200–250 mm.
Granulats : taille maximale 10 mm.
Résistance minimale : 20 MPa à 28 jours.
3.3 Dosage et gâchage
Pour un sac de ciment de 30 kg, les volumes approximatifs :
Mortier type N : 30 kg ciment + 30 kg chaux + 180 L sable → 0,1 m³ de mortier.
Mortier type S : 30 kg ciment + 15 kg chaux + 135 L sable → 0,08 m³.
Temps de gâchage : minimum 3 minutes à la bétonnière, maximum 2,5 heures d’utilisation après gâchage (par temps chaud, réduire à 1,5 heure).
4. Procédures de mise en œuvre
4.1 Préparation du support
68.Vérifier la planéité du support : tolérance ± 6 mm sous une règle de 3 m.
69.Nettoyer la surface : pas de poussière, d’huile ou de laitance.
70.Appliquer un pare-vapeur côté intérieur si le mur est exposé aux intempéries.
71.Installer un drainage (gravier ou géotextile) au pied du mur pour les murs de soutènement.
4.2 Pose de la pierre naturelle
Procédure pas à pas :
74.Tracé : marquer les niveaux de chaque lit à l’aide d’un niveau laser. La tolérance verticale est de ± 3 mm sur 3 m.
75.Mouillage : humidifier la pierre poreuse (calcaire, grès) avant la pose pour éviter qu’elle n’absorbe l’eau du mortier. Ne pas mouiller le granit.
76.Application du mortier : étaler le mortier sur toute la surface de contact (plein bain). Pas de pose en "taches" pour la pierre.
77.Mise en place : poser la pierre, la taper avec le manche de la truelle. Vérifier le niveau et l’aplomb.
78.Joints : remplir les joints au fur et à mesure. Pour les joints de 10 mm, utiliser une truelle à jointoyer.
79.Nettoyage : brosser la surface après 1–2 heures avec une brosse en nylon. Ne jamais utiliser d’acide chlorhydrique sur la pierre calcaire.
4.3 Pose de la pierre reconstituée
La pierre reconstituée se pose comme un placage :
Appliquer un mortier-colle (type S) sur le support avec une truelle crantée (dentelure 10 mm).
Presser la pierre avec un mouvement de rotation pour assurer le contact.
Espacer les pierres de 10 mm à l’aide de cales.
Jointoyer avec un mortier souple (type N) à l’aide d’un pistolet à jointoyer.
4.4 Pose des éléments architecturaux préfabriqués
Les linteaux, corniches et appuis doivent être posés avec :
Un lit de mortier de 20 mm d’épaisseur minimale.
Des goussets en acier inoxydable pour les éléments de plus de 1,2 m.
Un solin en métal ou en membrane au-dessus des appuis pour empêcher l’infiltration d’eau.
5. Calculs et quantités
5.1 Calcul du nombre de pierres
Formule : N = (L × H) / (l × h) où L = longueur du mur, H = hauteur, l = longueur de la pierre, h = hauteur de la pierre.
Exemple : mur de 10 m × 3 m avec des pierres de 400 mm × 200 mm.
N = (10 000 × 3 000) / (400 × 200) = 30 000 000 / 80 000 = 375 pierres.
Ajoutez 5 % pour les coupes et la casse → 375 × 1,05 = 394 pierres.
5.2 Calcul du volume de mortier
Volume de mortier ≈ 30 % du volume des joints. Pour un mur de 10 m² avec des joints de 10 mm :
Volume des joints = 10 m² × 0,01 m = 0,1 m³.
Volume de mortier = 0,1 × 0,3 = 0,03 m³ (≈ 30 L).
5.3 Charge structurelle
Poids volumique des matériaux :
Granit : 2 700 kg/m³
Calcaire : 2 300 kg/m³
Pierre reconstituée : 2 200 kg/m³
Brique architecturale : 1 900 kg/m³
Charge au m² pour un parement de 100 mm d’épaisseur :
Granit : 2 700 × 0,1 = 270 kg/m² (2,65 kN/m²).
Calcaire : 2 300 × 0,1 = 230 kg/m² (2,26 kN/m²).
6. Normes et codes canadiens
6.1 Code national du bâtiment du Canada (CNBC)
Article 4.3.5 : Ancrages des éléments de maçonnerie — exigences de résistance et d’espacement.
Article 9.20.2 : Maçonnerie de pierre — hauteur maximale des murs non armés : 3,6 m pour un mur de 190 mm d’épaisseur.
Article 9.20.10 : Joints de dilatation — exigences d’espacement selon le matériau.
6.2 Normes CSA (Groupe CSA)
| Norme | Titre | Application |
|---|
| **CSA A82** | Briques de terre cuite | Fabrication et classification |
| **CSA A165** | Blocs de béton | Exigences dimensionnelles et mécaniques |
| **CSA A179** | Mortier et coulis | Types, proportions, résistances |
| **CSA A231.1** | Béton préfabriqué architectural | Pierre reconstituée |
| **CSA A371** | Maçonnerie — Guide de calcul | Conception et exécution |
6.3 Autres références
CSA A300 : Ciments hydrauliques (types GU, MS, HE).
CSA B149.1 : Code d’installation du gaz naturel et du propane — applicable si la maçonnerie est adjacente à un appareil à gaz (dégagement de 50 mm minimum).
7. Contrôle de la qualité et tolérances
7.1 Tolérances d’installation
| Paramètre | Tolérance |
|---|
| Verticalité (aplomb) | ± 3 mm sur 3 m |
| Horizontalité (niveau) | ± 3 mm sur 3 m |
| Planéité de surface | ± 6 mm sous une règle de 3 m |
| Épaisseur des joints | ± 2 mm |
| Alignement des joints verticaux | ± 3 mm |
7.2 Tests sur site
Test d’absorption : goutte d’eau sur la pierre — si absorbée en moins de 60 secondes, la pierre est poreuse et doit être mouillée avant pose.
Test de dureté : rayure avec une lame d’acier — si rayée, la pierre est tendre (calcaire).
Test de sonorité : frapper la pierre — un son clair indique une pierre saine ; un son sourd indique une fissure interne.
8. Sécurité et protection
Levage : les pierres de plus de 25 kg doivent être levées à deux ou avec un appareil de levage. Utilisez des ventouses pour les pierres polies.
Échafaudages : conformes à la norme CSA S269.2 (Échafaudages) — charge maximale de 3,6 kPa sur la plateforme.
Protection respiratoire : portez un masque N95 lors de la coupe de pierre (silice cristalline). La limite d’exposition professionnelle est de 0,025 mg/m³ (moyenne pondérée sur 8 heures).
Protection oculaire : lunettes de sécurité lors de la taille au marteau ou à la meule.
9. Pièges à éviter
138.Utiliser un mortier trop dur pour la pierre tendre : le type M sur du calcaire provoque des fissures. Toujours adapter le mortier à la pierre.
139.Oublier les joints de dilatation : un mur de 10 m sans joint de mouvement se fissurera. Espacement maximal de 6 m pour la pierre.
140.Mouiller le granit avant la pose : le granit est non poreux ; l’eau crée un film qui réduit l’adhérence du mortier.
141.Nettoyer la pierre calcaire avec de l’acide : l’acide dissout le calcaire. Utilisez un nettoyant alcalin ou de l’eau savonneuse.
142.Confondre les types de mortier : le type S est pour les zones sismiques, le type N pour les murs extérieurs courants. Vérifiez toujours le devis.
143.Ignorer la règle du plein bain : la pierre naturelle doit être posée sur 100 % de sa surface de contact. Une pose en "taches" réduit la résistance de 50 %.
144.Ne pas calculer la dilatation thermique : pour un mur de 20 m en granit avec ΔT = 50 °C, la dilatation est de 8 mm. Sans joint, cela provoque des fissures.
145.Utiliser des ancrages en acier galvanisé : la galvanisation se corrode au contact du mortier. Utilisez de l’acier inoxydable 304 ou 316.
146.Poser la pierre reconstituée par temps de gel : la température minimale de pose est de 5 °C et doit rester au-dessus de 0 °C pendant 48 heures après la pose.
147.Oublier le solin au-dessus des appuis : l’eau s’infiltre derrière la pierre et provoque des efflorescences et des dégradations.
10. Résumé
La pierre naturelle se classe en ignée (granit), sédimentaire (calcaire, grès) et métamorphique (marbre, ardoise). Chaque type a des propriétés d’absorption, de dureté et de résistance distinctes.
La pierre reconstituée (CSA A231.1) exige une résistance minimale de 20 MPa et une absorption ≤ 8 %.
Les mortiers sont classés S, N, M, O selon la norme CSA A179. Le type N est le plus courant pour la pierre.
Les joints de mouvement sont obligatoires : 6 m pour la pierre naturelle, 4 m pour la reconstituée, 3 m pour la terre cuite.
Les ancrages en acier inoxydable doivent être espacés de 600 mm horizontalement et 400 mm verticalement.
Les tolérances d’installation : aplomb ± 3 mm sur 3 m, planéité ± 6 mm sous règle de 3 m.
Les calculs de dilatation thermique : ΔL = α × L × ΔT. Pour le granit, α = 8 × 10⁻⁶ /°C.
Le CNBC (articles 4.3.5, 9.20.2, 9.20.10) et les normes CSA A82, A165, A179, A231.1, A371 sont les références obligatoires.
La sécurité : protection contre la silice (N95), levage à deux pour les pierres > 25 kg, échafaudages conformes à CSA S269.2.
11. Questions d’auto-évaluation
161.Quel type de mortier utiliseriez-vous pour un mur de parement en calcaire de 6 m de haut ?
Réponse : Type N (1:1:6) — résistance adaptée, plus tendre que la pierre.
163.Un mur en granit de 15 m subit une variation de température de 45 °C. Quelle est la dilatation totale ?
ΔL = 8 × 10⁻⁶ × 15 000 × 45 = 5,4 mm.
165.Combien de pierres de 300 × 150 mm faut-il pour un mur de 6 m × 2,4 m (avec 5 % de perte) ?
N = (6 000 × 2 400) / (300 × 150) = 14 400 000 / 45 000 = 320 pierres. Avec perte : 320 × 1,05 = 336 pierres.
167.Quelle est la tolérance d’aplomb pour un mur de pierre sur 3 m ?
± 3 mm.
169.Quel matériau d’ancrage est obligatoire pour la pierre extérieure ?
Acier inoxydable type 304 ou 316 (ou bronze).
12. Conseils pour l’examen Sceau rouge
Mémorisez les tableaux : types de mortier (S, N, M, O) et leurs proportions. Les questions sur ce sujet sont fréquentes.
Maîtrisez les formules : dilatation thermique, calcul de quantité, charge au m².
Connaissez les normes par leur nom complet : "CSA A179 – Mortier et coulis pour la maçonnerie" — les questions citent souvent le numéro de norme.
Distinguer les matériaux : granit vs calcaire vs marbre — leurs propriétés d’absorption et de dureté sont des pièges classiques.
Lisez les questions deux fois : les questions sur les tolérances utilisent souvent des valeurs proches (± 3 mm vs ± 6 mm). Ne confondez pas aplomb et planéité.
Pensez en termes de code : le CNBC est la référence nationale. Les questions sur les espacements d’ancrages et les joints de mouvement viennent directement des articles 4.3.5 et 9.20.10.
Ce chapitre couvre l’ensemble des connaissances requises pour réussir les questions sur la pierre et la maçonnerie architecturale. Révisez les tableaux, refaites les calculs et vérifiez votre compréhension des normes CSA. Bonne préparation !
