Que se passe-t-il réellement si je fais varier les proportions de ciment et de sable dans le mortier ?

Les codes et autres guides fournissent des combinaisons de mélanges nominaux qui se comportent de manière équitable dans les conditions générales.

En général, un mélange 1:2 donnera une meilleure résistance qu'un mélange 1:3. Mais il est tout à fait possible qu'un mélange 1:0,5 soit moins performant. La résistance provient du transfert de force interparticulaire entre les grains de sable et aussi de la résistance au cisaillement fournie par le ciment qui agit comme un adhésif. Les codes fournissent donc des combinaisons équilibrées connues qui sont satisfaisantes.

Pour avoir un contrôle complet des propriétés d'un mélange mortier/béton, vous devez tenir compte des critères suivants :

1. Teneur en ciment: En règle générale, l'augmentation de la teneur en ciment augmente la résistance. Au-delà d'un certain point, elle agit également négativement. Comme le transfert de force majeur dans une matrice de béton/mortier provient de l'interaction sable-sable, l'excès de ciment rendra le mortier très cassant puisque les particules de ciment ne peuvent pas transférer la force de contact normale - elles sont bonnes pour fournir une résistance au cisaillement. Comme le ciment est cher, dans les applications à faible résistance comme les routes, la quantité de ciment est moins importante à optimiser sur le plan du coût.
2. Quantité d'eau: Généralement, une teneur en eau comprise entre 20 et 35 % (p/p de ciment) est considérée comme une plage de fonctionnement sûre. Une teneur en eau plus faible donne un mélange peu résistant et moins maniable pour des conditions plates comme la pose de routes. Une teneur en eau plus élevée est généralement utilisée dans des conditions spécifiques, comme la pose de pieux à l'aide de trémies, où la nature fluide du mélange est nécessaire. Bien que la haute teneur en eau entraîne également une résistance plus faible, il existe d'autres solutions (mentionnées plus haut).
3. **Une très grande quantité de sable rendra votre mélange très fragile et faible face à toutes sortes de forces. Pour M20, M25, etc., la proportion générale est de 1:3. Cependant, pour les mélanges à haute résistance (M35+), il est préférable d'opter pour un rapport de 1:2, ou à peu près.
4. Quantité d'agrégats: Les agrégats ont deux raisons d'être là - l'économie et la force. Ils sont bon marché et constituent une bonne matière de remplissage. Des quantités très élevées et très faibles d'agrégats donnent une force médiocre mais une solution économique variée. Une quantité modérée est suffisante.
5. Forme de l'agrégat: Généralement, une torsion croissante de la particule d'agrégat donne une force croissante car elle donne une plus grande surface de contact et de meilleures capacités d'emboîtement.
6. Entraînement de l'air: Une forte teneur en air dans le mélange entraîne une résistance plus faible. C'est pourquoi le béton à haute résistance est vibré avant la pose pour expulser les petites poches d'air. Une faible teneur en air donne une faible maniabilité, c'est pourquoi on utilise parfois des “air-entraîneurs” (additifs chimiques) pour obtenir la fluidité souhaitée sans compromettre la modification de la teneur en eau et donc de la résistance.
7. **La silice fine est … très fine, de sorte qu'elle pénètre dans les plus petits vides et offre une bonne résistance de contact en réduisant la teneur en air. Les cendres volantes remplacent généralement le ciment. C'est un sous-produit des centrales thermiques et il est très bon marché. Jusqu'à 15 % du ciment peut être remplacé par de la silice fine et jusqu'à ~40 % par des cendres volantes. Les additifs chimiques tels que les superplastifiants permettent d'augmenter efficacement la maniabilité, voire de réduire la quantité d'eau à une maniabilité similaire, ce qui donne un mélange plus résistant.

Le béton, le mortier et les coulis sont tous des mélanges de ciment Portland, d'eau et d'agrégats (sable et, dans le cas du béton, gravier). Le béton est utilisé à des fins structurelles et son rôle principal est de supporter une charge. Le béton idéal est un bloc de roche solide et monolithique, sans aucun ciment. De toute évidence, ce n'est pas très réalisable. Ensuite, il faut un mélange composé principalement d'agrégats, finement calibrés pour inclure toutes les tailles, de la poussière aux blocs rocheux, afin de minimiser la quantité de ciment nécessaire pour les coller ensemble. Moins il y a de ciment, plus le béton est solide, à condition qu'il y ait assez de ciment pour le maintenir ensemble.

Le mortier est semi-structurel. Il est là pour coller les briques ensemble, mais doit pouvoir supporter la charge sur de fines couches. Il s'agit principalement de sable grossier, maintenu par du ciment Portland. Ce sont les forces du sable contre le sable qui donnent au mortier sa résistance, donc je serais réticent à réduire la quantité de sable dans le mélange.

Les coulis et les couches minces ne sont pas structurels, en ce sens qu'ils ne sont pas nécessaires pour supporter un poids réel. Ils sont utilisés dans le carrelage pour empêcher les mouvements latéraux, ou pour niveler un élément structurel (c'est-à-dire les sous-planchers).

Il s'agit principalement de sable fin et de ciment Portland.

Il faut maintenant considérer le ciment lui-même. Le rapport eau/ciment est le facteur le plus important pour la résistance finale du ciment durci. Moins vous mettez d'eau, plus le produit final est résistant (encore une fois jusqu'à un certain point minimum.) Cela nous indiquerait donc que pour un bon ciment, nous voulons un mélange relativement sec ? Faux. Il y a deux autres facteurs. un autre : La maniabilité et le durcissement.

La maniabilité : C'est la facilité de coulage, de mise en forme, de lissage du mortier. Il est évident que vous voulez qu'un mortier soit un peu plus rigide qu'un béton, car le béton est coulé, et le mortier est étalé. Il doit être capable de tenir debout tout seul. Mais si vous le rendez trop rigide, vous ne pouvez pas le travailler du tout. La solution consiste à ajouter de l'eau. Pour les éléments de structure, il existe des adjuvants appelés super-plastifiants, qui améliorent la maniabilité sans modifier le rapport w/c, mais ils ne sont pas utiles/économiques dans un mortier. C'est aussi la raison pour laquelle je n'envisagerais pas d'augmenter la quantité de sable - vous perdriez de l'ouvrabilité.

Durcissement : Le ciment ne cesse de durcir. Cependant, nous considérons que 28 jours sont une cure complète, pendant laquelle le ciment atteint sa résistance nominale. Le durcissement est le processus par lequel les particules de ciment se lient aux particules d'eau disponibles et durcissent. Cela signifie que l'eau doit être présente pendant les 28 jours ! Une fois que le mélange d'origine a pris, nous devons maintenant garder la surface humide. Vous verrez des tampons structurels recouverts de plastique - c'est pour réduire l'évaporation. Vous verrez également des camions d'eau pulvérisant des tampons fraîchement versés pour les garder humides. (Les préfabriqués de haute qualité sont souvent séchés à la vapeur en usine). Cependant, dans le cas d'un mortier, notre surface exposée est petite et verticale, ce qui rend difficile l'ajout de l'eau nécessaire après coup, et nous devons donc inclure l'excès d'eau dans le mélange. Bien sûr, cela réduit la résistance du rapport w/c, mais augmente la résistance due au durcissement.

Comme vous pouvez le voir, il s'agit en fait d'une science très complexe qui doit tenir compte de nombreux facteurs. Le résultat est que vous ou moi ne devrions pas jouer avec les mélanges recommandés sans une très bonne raison - nous n'avons ni l'expérience ni les connaissances nécessaires pour comprendre les conséquences. – L'industrie a déterminé que les mélanges par défaut sont le meilleur compromis général pour les nombreux facteurs conflictuels.

Je pratique la maçonnerie depuis quarante ans et j'ai pu constater les effets à long terme du mélange 1:3 par rapport au mélange 1:2. Avec une bonne préparation de la base sous la semelle et tout au long de la construction, je recommande le mélange 1:2, en particulier pour les dalles et les surfaces qui vont subir de nombreuses intempéries. Mon expérience est presque exclusivement dans la pierre et je peux voir où l'utilisation d'un mélange plus doux avec de la brique et du bloc pourrait être plus bénéfique. (Pour éviter les fissures dans la brique ou le bloc.) Je dirai que j'ai construit des murs de soutènement et des structures en dalles en utilisant le rapport 1:2 il y a plus de 30 ans et qu'ils ne présentent toujours pas de fissures à ce jour.(26/01/16) Le rapport 1:2 semble résister à l'eau bien mieux que le 1:3. Encore une remarque. Le cycle de gel/dégel est un ennemi majeur pour tous les travaux de maçonnerie et l'intrusion d'eau peut être très préjudiciable.

Quelques autres points à prendre en compte :

• Si le mortier est trop dur, il ne fléchira pas et aura donc tendance à se fissurer davantage et à se détacher des briques.
• Si le mortier est plus dur que la brique, alors le mortier s'usera plus lentement que la brique sous la pluie/le vent, sinon, avec le temps, il laissera le mortier dépasser qui recueillera alors l'eau et affaiblira les briques.
• Un enduit plus dur laisse également passer moins de vapeur d'eau, ce qui peut arrêter/ ralentir la respiration du bâtiment.

C'est pourquoi il vaut parfois mieux utiliser un mortier flexible plus faible à base de chaux (et non de ciment).