Chaux

Comme pour le ciment, l’obtention de la chaux nécessite un passage dans un four, le plus souvent, de type vertical. L’opération est réalisée à une température de calcination d’environ 1 100 °C. Le calcaire (ou carbonate de calcium) traverse une telle installation en une vingtaine d’heures. A la sortie, on obtient de la chaux vive ou oxyde de calcium (CaO). Il s’agit en fait de calcaire (CaCO3) ayant perdu tout son dioxyde de carbone (CO2). Le matériau, très avide d’eau, présente le même aspect physique que la pierre introduite dans le four, mais sa masse volumique apparente est plus faible. La chaux vive peut être utilisée telle quelle, pour la stabilisation de sols par exemple.

Pour une utilisation plus large et plus commode, la chaux vive est éteinte. Autrement dit, elle est hydratée. L’extinction engendre un très important dégagement de chaleur. Cette réaction exothermique provoque la transformation naturelle de la chaux en poudre fine appelée chaux éteinte, fleur de chaux ou encore hydroxyde de calcium (Ca(OH)2). Un tamisage dans un séparateur achève le cycle de fabrication. Le but est d’éliminer les particules de calcaire non calcinées et de chaux vive non hydratées afin de rendre le matériau le plus régulier possible.

En construction, il existe deux grandes familles de chaux éteinte : les « aériennes » et les « hydrauliques naturelles » avec, comme variante, les « hydrauliques ». C’est la pureté de la matière première – le calcaire – et la manière de faire prise qui les distinguent.

Les chaux aériennes sont fabriquées à partir de calcaire pur à plus de 98 %. Les chaux hydrauliques naturelles intègrent du calcaire pur à 90/92 % et de la silice présente dans la pierre. Enfin, les chaux hydrauliques sont obtenues par mélange et se composent à plus de 20 % de matériaux hydrauliques (ciment, pouzzolane…) ou non (fillers ou autres). Elles sont obtenues par mélange.
Pures, les chaux aériennes durcissent au seul contact avec le dioxyde de carbone présent dans l’air. Ce phénomène est relativement lent. L’hydroxyde de calcium Ca(OH)2 en combinant avec le dioxyde de carbone CO2 donne naissance à du carbonate de calcium CaCO3 c’est-à-dire du calcaire et de l’eau (H2O).

Les chaux hydrauliques naturelles font un quart de leur prise grâce à la présence de silicate bi-calcique (issu de la silice après cuisson) qu’elles renferment. Les trois quarts restants du durcissement sont liés au contact du gaz carbonique. Les chaux hydrauliques suivent le même processus de prise et de durcissement, mais dans des proportions différentes liées aux pourcentages des divers matériaux qui les composent.

La chaux magnésienne ou dolomitique est formée à partir de calcaires contenant de la magnésie. La cuisson s’effectue à une température inférieure à 900° C dans les conditions habituelles requises pour l’obtention d’une chaux aérienne.

La connaissance même des modes de prise et/ou de durcissement des chaux éteintes permet de définir leurs utilisations possibles. En bâtiment, elles sont au nombre de quatre : enduit, jointoiement, badigeon et injection. Dans beaucoup de cas, elles concernent des travaux de rénovation de bâtis anciens. Ainsi, les chaux aériennes interviennent dans la réalisation de badigeons ou peinture à la chaux compte tenu de la faible épaisseur d’application, de l’ordre du millimètre. Ce sont aussi les seules qui permettent la restauration de fresques. Les autres utilisations voient plutôt la mise en oeuvre de chaux hydrauliques naturelles du fait de l’épaisseur plus importante qui interdit un durcissement au contact du gaz carbonique ou du fait de son absence (injection de consolidation de mur par exemple). Quel que soit le type de chaux mis en oeuvre, dans aucun cas, le matériau nouveau appliqué ne pourra être plus résistant que le support ancien. Ceci afin garantir la pérennité de la restauration et donc de l’ouvrage.
Dans la construction, la chaux entre aussi dans la composition des bétons cellulaires, des briques silico-calcaires ou des briques réfractaires. En tant qu’agent d’activation de prise, la chaux intervient dans la production de liants hydrauliques routiers et dans la fabrication de graves ternaires (cendres volants, laitiers). Dans le génie civil, la chaux est appliquée pour stabiliser les sols, traiter des matériaux d’excavation et des granulats de carrières, réaliser certains travaux souterrains ou encore pour dépolluer les sols.
Par ailleurs, la chaux est utilisée dans d’autres domaines : l’agriculture, la chimie, l’industrie du verre, la sidérurgie, la papeterie, le traitement des métaux non ferreux, de l’eau, des gaz, des boues et des déchets.

Depuis le 1er août 2003, la norme CE EN 459-1/-2/-3 encadre la commercialisation de la chaux sur le territoire communautaire. Elle définit cinq types de chaux aériennes, trois types de chaux hydrauliques naturelles et trois types de chaux hydrauliques.

• Les chaux aériennes sont identifiées par les sigles « CL » pour chaux calciques et « DL » pour chaux dolomitiques. C’est la matière première qui fait la différence. « CL » et « DL » sont suivies de chiffres (90, 80 et 70 pour le premier et 85 et 80 pour le second) qui indiquent le taux de chaux éteinte contenu.
• Les sigles « NHL » ou « NHL-Z » englobent les chaux hydrauliques naturelles. « Z » précise qu’il y a ajout dans une fourchette inférieure à 20 % de matériaux pouzzolaniques ou hydrauliques. Trois chiffres placés avant le « Z » – 2 ; 3,5 et 5 – marquent la classe de résistance minimum en MPa à 28 j.
• Les chaux hydrauliques sont repérées par le sigle « HL ». Pas de « Z » car les ajouts sont supérieurs à 20 %. Les classes de résistances sont identiques aux chaux hydrauliques naturelles.

France

• Association Technique de l’Industrie des Liants Hydrauliques (Atilh)
• Chambre syndicale nationale des fabricants de chaux grasses et magnésiennes
• La Guilde des métiers de la chaux

Monde

• EuLA, Association Européenne de la Chaux
• Association américaine de la chaux
• Société canadienne des producteurs de chaux

Les premières traces de la fabrication organisée de la chaux datent de 10 000 ans avant notre ère, en Mésopotamie. La plupart des peuples de l’Antiquité – Egyptiens, Etrusques, Phéniciens, Grecs, Romains – connaissaient ce matériau. La chaux était utilisée comme liant ou comme enduit pour la construction et servait pour la réalisation de fresques.
En Amérique, les Incas et les Mayas l’employèrent aussi pour leurs constructions, de même que les Chinois qui l’utilisèrent lors de l’édification de la Grande Muraille.
Il y a 5 000 ans, les moines tibétains stabilisaient les sols à la chaux avant d’y édifier leurs temples.
Au Moyen-Age, les alchimistes ont découvert les propriétés caustiques du matériau ce qui a permis la production d’une sorte de savon.
Au XVIIIe siècle, l’Anglais Black et le Français Lavoisier décrivent les réactions chimiques se produisant lors de la fabrication de la chaux. Vicat, Debray et Lechatelier complèteront leurs travaux au XIXe siècle. En même temps, l’essor du ciment supplantera progressivement la chaux dans le bâtiment. Mais le développement de la sidérurgie créera une demande forte dans l’industrie.

Une terminologie particulière est utilisée dans le domaine de la chaux Ainsi :
- Les industriels spécialisés dans la fabrication de la chaux sont appelés chaufourniers ;
- Les fours, généralement droits, sont chargés et non alimentés ;
- Il n’existe pas de doseur, mais une enfourneuse ;
- On ne cuit pas le calcaire, on le calcine ;
- Pas de clinker en sortie de four mais de la chaux vive ;
- Il n’y a pas de refroidisseur, mais un hydrateur.